Măsurarea nivelului radar explicată
Tehnologie, avantaje şi IIoT
Pe scurt
- Măsurarea nivelului poate prezenta provocări semnificative: selectarea unui dispozitiv neadecvat sau configurarea incorectă pot cauza ineficienţe operaţionale şi perturbări costisitoare.
- Alegerea tehnologiei corecte şi implementarea adecvată a acesteia asigură un proces stabil, care funcţionează fără probleme în fundal.
- Tehnologia radar oferă avantaje semnificative şi a înlocuit treptat metodele de măsurare alternative în majoritatea aplicaţiilor.
- Adoptarea sa la scară largă a fost realizată prin rentabilitate îmbunătăţită şi abilitatea de a garanta măsurători foarte precise ale nivelurilor.
- Acest articol explorează principiile din spatele tehnologiei radar şi examinează modul în care dispozitivele radar acţionate de IIoT au devenit o inovaţie esenţială în monitorizarea nivelurilor pentru mediile industriale moderne.
Cum trebuie să măsuraţi nivelurile din rezervoare?
Piaţa oferă o gamă largă de modele care utilizează diferite metode pentru măsurarea nivelurilor. Determinarea opţiunii optime pentru proces depinde de caracteristicile şi cerinţele specifice ale acestuia.
Prin urmare, ce tip de senzor trebuie să alegeţi—de presiune, hidrostatic, capacitiv, ultrasonic sau de alt tip? Fiecare are propriul rol, însă tehnologia radar iese în evidenţă pentru versatilitatea sa în numeroase aplicaţii. Când este combinată cu capacităţile IIoT, simplifică în mod semnificativ monitorizarea şi controlul.
Cum funcţionează un radar?
Transmiţătoarele de nivel radar funcţionează, de regulă, folosind unul dintre cele două principii: timpul de propagare (ToF) sau unda continuă de modulare a frecvenţei (FMCW). Următoarea secţiune explică fiecare aspect în detaliu.
Timp de propagare
Cu această metodă, dispozitivul radar determină distanţa faţă de suprafaţa produsului emiţând impulsuri radar care se reflectă de pe suprafaţă şi revin la dispozitiv. Antena recepţionează semnalul reflectat şi îl transferă către componentele electronice, unde microprocesorul analizează ecoul şi calculează timpul necesar pentru ca semnalul să revină.
Distanţa (D) faţă de suprafaţă este proporţională cu timpul de propagare (t) al impulsului de la radar. Aceasta este formula pe care o utilizează microprocesorul:
D = c · t/2
Aici, c reprezintă viteza luminii.
După ce dispozitivul identifică distanţa (D), poate calcula nivelul (L) în funcţie de distanţa de gol (E):
L = E-D
Undă continuă de modulare a frecvenţei (FMCW)
Pentru această metodă, senzorul radar emite un semnal de înaltă frecvenţă. Această frecvenţă creşte în timp şi creează ceea ce numim un baleiaj al frecvenţei sau al semnalului. Semnalul se va reflecta de pe suprafaţa produsului pentru a fi recepţionat de antenă şi transmis către componentele electronice cu întârziere (t).
Frecvenţa recepţionată diferă de cea emisă, iar diferenţa (Δf) este proporţională cu curba ecoului. Se aplică transformata Fourier pe un spectru, aşa cum se indică aici:
Undă continuă de modulare a frecvenţei (FMCW)
Dispozitivul determină nivelul calculând diferenţa dintre înălţimea rezervorului şi distanţa măsurată. În timp ce această metodă este mai complexă decât abordarea ToF, toate calculele sunt gestionate intern de dispozitiv, asigurând rezultate precise fără efort suplimentar.
Bandă de frecvenţă
Este important să înţelegeţi benzile de frecvenţă sau să consultaţi un expert pentru a determina opţiunea optimă pentru aplicaţia dvs. Senzorii de nivel fără contact sunt disponibili pe patru benzi diferite, majoritatea funcţionând la 6 GHz, 10 GHz sau 26 GHz.
Recent, senzorii radar cu capacitate de 80 GHz au fost introduşi pe piaţă. Aceştia oferă avantaje semnificative pentru instalări în proces, în special în aplicaţii în care transmiţătoarele radar tradiţionale necesită mai mult spaţiu pentru unghiul fasciculului.
Care este banda de frecvenţă optimă pentru procesul dvs.? Răspunsul depinde de mai mulţi factori specifici aplicaţiei. Puteţi efectua cercetări detaliate sau puteţi oferi datele dvs. de proces unui expert pentru asistenţă - prima variantă oferă integralitate, iar a doua asigură viteză.
Monitorizarea nivelului IIoT
Senzorii radar IIoT reprezintă cea mai nouă generaţie de dispozitive compacte de măsurare a nivelului. Modele precum Micropilot FWR30 de la Endress+Hauser sunt concepute pentru instalarea cu uşurinţă în rezervoare mici şi pot fi mutate după cum este necesar.
Această portabilitate este permisă de alimentarea cu baterie şi comunicaţia wireless, permiţând rezervoarelor să fie mutate în orice locaţie cu acces la internet, menţinând totodată transmiterea continuă a datelor.
Caracteristicile suplimentare includ urmărirea locală, praguri configurabile minime şi maxime şi alerte automatizate în momentul schimbării măsurătorilor. Funcţionând la 80 GHz, aceşti senzori sunt ideali pentru containere mici, asigurând măsurători fiabile şi precise chiar şi în aplicaţii cu spaţiu limitat.
Dispozitivele radar IIoT bazate pe cloud, precum Micropilot FWR30, pot fi configurate în doar câţiva paşi simpli. Odată setate, toate datele de măsurare sunt accesibile de pe un smartphone, un laptop sau o tabletă. Serviciile complementare, precum cele furnizate de ecosistemul Netilion IIoT, asigură caracteristici avansate, inclusiv tablouri de bord, date istorice, mapare, notificări şi multe altele.
