Endüstriyel otomasyon seviye ölçümünde, radar seviye vericileri, temassız, yüksek hassasiyetli ve güçlü uyarlanabilirlik avantajları sayesinde petrokimya, su arıtma, gıda ve ilaç gibi endüstrilerde temel ekipman haline gelmiştir. Çalışma prensipleri (radar seviye vericisi çalışma prensibi), doğru ölçüm elde etmenin anahtarıdır.
Radar seviye vericisi, radar (elektromanyetik dalga) teknolojisine dayalı bir seviye ölçüm cihazıdır. Elektromanyetik dalgaları gönderip alarak sıvının yüzeyinin konumunu hesaplar, sıvı seviyesi yüksekliği sinyalini endüstriyel standart elektrik sinyallerine (4-20mA akım sinyalleri, RS485 dijital sinyaller gibi) dönüştürür ve sıvı seviyesi verilerinin uzun mesafeli iletimini, gerçek zamanlı izlenmesini ve otomatik kontrolünü gerçekleştirir.
Geleneksel seviye ölçüm ekipmanlarına (şamandıralı, ultrasonik gibi) kıyasla, temel avantajları, ortam yoğunluğu, viskozite, toz ve buhar gibi çevresel faktörlerden etkilenmemesidir. Yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve güçlü korozyon gibi zorlu endüstriyel çalışma koşullarına uyarlanabilir ve ölçüm doğruluğu uzun süre kararlılığını korur.
Radar seviye vericisinin çalışma mantığı "elektromanyetik dalga iletimi - yansıma - alım - sinyal hesaplaması" etrafında döner. Elektromanyetik dalgalar ile sıvı yüzeyi arasındaki etkileşim yoluyla sıvı seviyesi yüksekliğini çıkarır. Spesifik süreç aşağıdaki gibidir:
Cihazın içindeki yüksek frekanslı osilatör, belirli bir frekansta (genellikle 6GHz, 26GHz) elektromanyetik dalgalar üretir. Bu elektromanyetik dalgalar, özel bir radar anteni (boynuz anten, çubuk anten gibi) aracılığıyla kabın içindeki sıvı yüzeyine yönlü olarak iletilir.
- Teknik Anahtar Nokta: Elektromanyetik dalgaların frekansı, ölçüm performansını doğrudan etkiler. Frekans ne kadar yüksek olursa, ışın açısı o kadar dar olur (26GHz'in ışın açısı genellikle ≤3°), ve sinyal odaklaması o kadar güçlü olur, bu da küçük çaplı kaplar veya karmaşık çalışma koşulları için uygundur. Daha düşük frekanslar (6GHz gibi) daha geniş bir ışın açısı (yaklaşık 15°) ile sonuçlanır, bu da büyük çaplı depolama tanklarının geniş aralıklı ölçümü için uygundur ve toz ve buharı delme konusunda daha güçlü bir yeteneğe sahiptir.
Elektromanyetik dalga ışını sıvı yüzeyine temas ettiğinde, sıvı ve hava arasındaki dielektrik sabiti farkından dolayı (sıvının dielektrik sabiti genellikle ≥1.8'dir, havanınkinden çok daha yüksektir), elektromanyetik dalgaların çoğu sıvı yüzeyi tarafından yansıtılır ve bir "etkili yankı sinyali" oluşturur. Az miktarda elektromanyetik dalga sıvı yüzeyine nüfuz edecek veya ortam tarafından emilecektir, bunun ölçüm sonucu üzerinde ihmal edilebilir bir etkisi vardır.
- Uyarlama Önermesi: Sıvının dielektrik sabiti ≥1.8 olduğu sürece, kararlı bir yankı oluşturulabilir. Ortamın dielektrik sabiti son derece düşükse (bazı hafif yağlar, sıvılaştırılmış doğal gaz gibi), yansıma etkisini artırmak ve yankı sinyalinin gücünü sağlamak için bir dalga kılavuzu kullanılabilir.
Yansıyan yankı sinyali, orijinal yol boyunca geri döner ve radar anteni tarafından alınır. Cihazın içindeki sinyal işleme modülü (MCU ve DSP çipleri ile donatılmış), yankı sinyali üzerinde filtreleme, yükseltme ve gürültü azaltma işlemi gerçekleştirir, kap duvarı yansıması, çevresel toz ve ekipman titreşimi gibi girişim sinyallerini ortadan kaldırır ve yalnızca sıvı yüzeyi ile ilgili etkili yankıyı koruyarak, sonraki hesaplamalar için kesin bir veri tabanı sağlar.
"Elektromanyetik dalgaların iletim zamanı ile yankıların alınma zamanı arasındaki zaman farkı (Δt)" hesaplanarak ve havadaki elektromanyetik dalgaların yayılma hızıyla (standart koşullarda yaklaşık 3×10⁸m/s, ortam sıcaklığına ve basınca göre gerçek zamanlı olarak kalibre edilebilir) birleştirilerek, sinyal işleme modülü, sıvı seviyesi yüksekliğini bir formül aracılığıyla çıkarır:
Sıvı Seviyesi Yüksekliği (H) = Toplam Kap Yüksekliği (H_total) - Radar Anteninden Sıvı Yüzeyine Olan Mesafe (d)
Bunların arasında, d = (Elektromanyetik Dalga Yayılma Hızı × Δt) / 2 (elektromanyetik dalganın anten ile sıvı yüzeyi arasında gidip gelmesi gerektiği için 2'ye bölünür).
- Özel Teknoloji: Bazı üst düzey cihazlar, Frekans Modülasyonlu Sürekli Dalga (FMCW) teknolojisini benimser. Doğrusal olarak değişen frekanslara sahip elektromanyetik dalgalar göndererek, gönderilen dalga ile yankı arasındaki frekans farkını hesaplar ve dolaylı olarak mesafeyi çıkarır. Bu, yüksek hassasiyetli (hata ≤ ±0.05%) ve uzun mesafeli (ölçüm aralığı 70m'ye kadar) sıvı seviyesi ölçüm senaryoları için uygundur.
Hesaplama tamamlandıktan sonra, cihaz sıvı seviyesi yüksekliği sinyalini 4-20mA, RS485 veya HART protokolü gibi endüstriyel standart sinyallere dönüştürür ve sıvı seviyesinin gerçek zamanlı izlenmesini, aşırı limit alarmını veya otomatik sıvı boşaltma/su besleme kontrolünü gerçekleştirmek için PLC, DCS kontrol sistemlerine veya gösterge cihazlarına iletir.
Yukarıdaki çalışma prensibine dayanarak, radar seviye vericisi üç temel teknik avantaja sahiptir ve bu da endüstriyel senaryoların ihtiyaçlarını doğru bir şekilde karşılayabilir:
Elektromanyetik dalgaların sıvıyla doğrudan temas etmesine gerek olmadığından, cihaz ile ortam arasında fiziksel bir sürtünme yoktur. Anten, korozyon önleyici malzemelerden (Hastelloy, PTFE kaplama gibi) yapılmıştır ve IP67/IP68 seviyesinde sızdırmazlık tasarımı ile donatılmıştır. Maksimum 60MPa basınca ve -60℃ ila 400℃ sıcaklık aralığına dayanabilir ve güçlü korozyon, yüksek sıcaklık ve yüksek basınç çalışma koşulları için uygundur. Cihazın hizmet ömrü 5-8 yıla uzatılır (geleneksel temaslı cihazların hizmet ömrü genellikle 3 yıldan azdır).
Elektromanyetik dalgaların yayılması, ortam yoğunluğundan, viskozitesinden veya renginden etkilenmez ve toz, buhar ve sisi delebilir. Karıştırıcılar ve bölmeler bulunan karmaşık kaplarda bile, dar ışın tasarımı veya yankı izleme algoritmaları aracılığıyla, sıvı yüzeyi yankısı hala doğru bir şekilde tanımlanabilir ve ölçüm kararlılığı çevresel değişikliklerden etkilenmez.
Yüksek frekanslı sinyal tasarımı, sıcaklık ve basınç kompanzasyon modülleri ve FMCW teknolojisi gibi optimizasyonlar sayesinde, cihazın ölçüm hatası ±0.1% içinde kontrol edilebilir ve ölçüm aralığı 0.1m-70m'yi kapsar. Petrokimya, su arıtma, gıda ve ilaç ve enerji depolama gibi çoklu endüstrilerin ihtiyaçlarını karşılayarak, sıvıların ve bazı katı parçacıkların (plastik parçacıklar, kömür tozu gibi) seviye/malzeme seviyesi ölçümüne uyarlanabilir.
Her ikisi de temassız ölçüm yöntemleridir, ancak temel teknolojileri farklıdır: Radar seviye vericileri, elektromanyetik dalga yansımasına dayanır, toz, buhar ve sıcaklıktan etkilenmez, geniş bir ölçüm aralığına (0.1m-70m) sahiptir ve karmaşık çalışma koşulları için uygundur. Ultrasonik seviye ölçerler, ses dalgası yansımasına dayanır; ses dalgaları toz ve sıcaklık tarafından kolayca zayıflatılır, dar bir ölçüm aralığına (0.2m-10m) sahiptir ve yalnızca temiz ve girişimden arınmış sıvı ölçüm senaryoları için uygundur.
Çalışma prensibine uyum açısından optimizasyonlar yapılması gerekir: çalışma koşuluna uygun bir frekans seçin (karmaşık çalışma koşulları için 26GHz), elektromanyetik dalga yayılma hızını kalibre edin (ortam sıcaklığına ve basınca göre gerçek zamanlı kompanzasyon), sıvı yüzey dielektrik sabitinin gereksinimleri karşıladığından emin olun (düşük dielektrik sabitli ortamlar için bir dalga kılavuzu kullanın) ve yüksek hassasiyetli ölçümü korumak için malzeme birikiminden kaynaklanan girişimi önlemek için anteni düzenli olarak temizleyin.
Çalışma prensiplerine dayanarak, yüksek sıcaklık (≤400℃), yüksek basınç (≤60MPa), güçlü korozyon (asit-baz ortamları), yüksek toz (çimento siloları, kömür tozu tankları gibi) ve kolay buğulanma (içecek fermantasyon tankları gibi) gibi özel çalışma koşullarına uyarlanabilirler. Ayrıca, sık bakım gerektirmezler ve zorlu endüstriyel ortamlarda tercih edilen sıvı seviyesi ölçüm ekipmanlarıdır.
Radar seviye vericisinin çalışma prensibi, "elektromanyetik dalga etkileşimi" üzerine odaklanır. Hassas iletim, yansıma, alım ve hesaplama yoluyla, temassız, yüksek hassasiyetli ve yüksek oranda uyarlanabilir sıvı seviyesi ölçümü gerçekleştirir. Teknik avantajları, endüstriyel senaryoların ihtiyaçlarına derinlemesine uyum sağlamasından kaynaklanmaktadır. İster zorlu çalışma koşullarındaki anti-girişim yeteneği, ister geniş aralıklı ölçüm uyarlanabilirliği olsun, her ikisi de çalışma prensibinin optimizasyonu ve tekrarı ile yönlendirilir. Endüstriyel otomasyonun yükseltilmesiyle birlikte, gelişmiş çalışma prensiplerine dayalı radar seviye vericileri, çeşitli endüstrilerde sıvı seviyesi ölçümü için "daha hassas, daha kararlı ve daha az bakım" yönünde endüstriyel ölçümü teşvik ederek temel ekipman olmaya devam edecektir.
İletişim Bilgileri
Telefon: 15901050329
