قياس واجهة رادار الموجات الموجهة

قياس الواجهة:
رادار الموجة الموجهة يمكن أن تقيس الواجهة، مثل الواجهة النفط-المياه، والواجهة بين السائل والدلو، الخ هذه الوظيفة مهمة جدا في البتروكيماويات،الصناعات الكيميائية وغيرها، وخاصة في أنظمة السوائل متعددة المراحل لقياس ارتفاع الحدود بين وسائل مختلفة.وضع التنفيذ ومتطلبات ظروف العمل.

1المبدأ الأساسي لقياس الواجهة

وترابط قياس رادار الموجة الموجهة يعتمد على مبدأ الفرق الثابت للكهرباء الكهربائية وعكس الموجة الكهرومغناطيسية.

1آلية انعكاس الموجات الكهرومغناطيسية:

• الموجة الكهرومغناطيسية المنبعثة من رادار الموجة الموجهة سوف تعكس جزئيا عندما تواجه وسائل مختلفة.تعتمد قوة هذا الانعكاس على الفرق في السماح بين الوسائط المجاورة.

• الوسيط ذو الثابت الكهربائي العالي يعكس إشارة أقوى. على سبيل المثال، الثابت الكهربائي للمياه (≈ 80) أعلى بكثير من النفط (≈ 2 ~ 4) ،لذا فإن الإشارة المنعكسة واضحة جدا في واجهة النفط والماء.

2توزيع الإشارة:

• الموجات الكهرومغناطيسية تلتقي أولاً بسطح السائل (على سبيل المثال، الجزء العلوي من طبقة النفط) ، حيث يحدث أول انعكاس.

• الموجة الكهرومغناطيسية المتبقية تستمر في الانتشار حتى تصل إلى واجهة النفط والماء، مما ينتج انعكاسًا ثانًا.

• بعد استلام الإشارتين المنعكستين، يحسب الجهاز ارتفاع مستوى السائل وارتفاع الواجهة على التوالي من خلال الفرق الزمني وقوة الإشارة.

3قياس الواجهة المزدوجة:

• بالنسبة لخليطات النفط والماء، يمكن لرادار الموجة الموجهة قياس موقع مستوى النفط في الأعلى وارتفاع واجهة النفط والماء في الأسفل.

2طريقة قياس الواجهة

2.1 معالجة الإشارات

يستخدم رادار الموجات الموجهة خوارزمية تحليل إشارة خاصة لتحقيق قياس واجهة:

• تحليل قوة الإشارة:

• تمييز المستوى السائل العلوي عن الواجهة السفلية عن طريق تحليل قوة الإشارة المنعكسة.

الوسيط ذو الثابت الكهربائي العالي (مثل الماء) يعكس إشارة أقوى، في حين أن الوسيط ذو الثابت الكهربائي المنخفض (مثل النفط) لديه إشارة أضعف.

• حساب الفرق الزمني:

• يُسجل الأداة وقت كل إشارة مُعَكَّسة، وبالاقتران مع سرعة الموجة المعروفة، يحسب موقع مستوى السائل العلوي والشاشة على التوالي.

2.2 المعايرة المتعددة

في الظروف الفعلية ، يتطلب قياس الواجهة معايرة المصنع أو معايرة الميدان لرادار الموجة الموجهة:

• معايرة المصنع: يحدد المصنعون المعلمات مسبقاً وفقًا لسرعة السماح للمواد الشائعة.

• المعايرة في الموقع: يحدد المستخدم ويقوم بتحسين الأداة وفقًا للوسيط المحدد ، مثل إدخال قيمة الثابت الكهربائي للوسائط المختلفة.

3متطلبات حالة العمل لقياس الواجهة

3.1 متطلبات متوسطة

1الفرق الثابت للكهرباء:

• دقة قياس الواجهة مرتبطة مباشرة بالاختلاف الثابت الديالكتروني. كلما زاد الاختلاف الثابت الديالكتروني ،كلما زادت قوة الإشارة المنعكسة من الواجهة وزادت موثوقية القياس.

• أمثلة على الاختلافات النموذجية للوسائط:

• الماء والزيت: اختلافات كبيرة، سهلة القياس.

• الكحول مقابل الزيت: الفرق أصغر وربما يتطلب جهازاً أكثر حساسية.

2التوحيد:

• يجب أن تكون الوسط المقاس متجانسة قدر الإمكان ، على سبيل المثال ، يجب أن تكون واجهة الزيت والماء واضحة. إذا كانت الوسطة لديها تذبذب كبير أو منطقة خلط (طبقة البولصة) ،قد يؤدي إلى أخطاء في القياس.

3.2 متطلبات البيئة

1التحريك والتذبذب:

• إذا كانت الواجهة تتقلب بشكل عنيف (مثل التحريك العنيف أو الرمي) ، قد تكون الإشارة المنعكسة غير مستقرة.

• يوصى بالقياس في ظروف ثابتة أو أكثر استقراراً.

2درجة الحرارة والضغط

• رادار الموجات الموجهة يمكن أن تتكيف بشكل عام مع درجات الحرارة والضغط العالية، ولكن من الضروري التأكد من أن مادة العصا يمكن أن تتحمل ظروف العمل الفعلية.

• قد يكون للتدرجات الحرارية الكبيرة تأثير طفيف على سرعة انتشار الإشارة، ولكن يمكن تصحيح الجهاز عن طريق التعويض.

3شكل الحاوية والعقبات:

• يجب أن يتجنب عصا المسبار المحركات أو السلالم المتحركة أو العقبات الهيكلية الأخرى لتجنب التدخل في انتشار الإشارة.

3.3 مدخل ثابت للكهرباء

• قياس الواجهة يتطلب إدخال السماح لكلتا الوسائط مسبقاً.

• إذا كانت السماحية للوسيطين قريبة جدًا (على سبيل المثال ، الفرق أقل من 5) ، فقد يواجه رادار الموجة الموجهة صعوبة في التمييز بين الواجهة بدقة.

4مزايا وقيود قياس الواجهة

الميزة

1قياس بدون اتصال (من خلال قضيب المسبار): لا يوجد اتصال مباشر مع الواجهة ، متانة قوية.

2التمييز الدقيق بين الواجهة: يمكن أن يقيس مستوى السائل العلوي وموقف الواجهة في نفس الوقت، وتوفير معلومات شاملة من السائل متعددة الطبقات.

3مقاومة للظروف المعقدة: مناسبة لدرجات الحرارة العالية، الضغط العالي، بيئة الوسائط التآكل.

4التكامل السهل: متوافق مع أنظمة الأتمتة الصناعية، ويمكن تحقيق مراقبة البيانات عن بعد.

القيود

1اعتماد قوي على الفرق الثابت في الكهرباء المضادة للكهرباء: من الصعب قياس الواجهة مع الفرق الصغير في الثابت في الكهرباء المضادة للكهرباء.

2تأثير طبقة المستحلب:

• إذا كانت هناك طبقة مستحلبة بين الوسطين (مثل خليط من الزيت والماء) ، قد يتم تشتيت الإشارة المنعكسة ويمكن قياس ارتفاع الواجهة بشكل غير دقيق.

3إشارات التداخل: قد تسبب أجهزة التحريك أو أجهزة أخرى إشارات عاكسة زائفة.

4تعقيد المعايرة: من الضروري فهم خصائص الوسط المقاس بدقة من أجل إجراء معايرة فعالة.

5سيناريوهات تطبيق نموذجية

1فاصل النفط والماء: يستخدم لقياس ارتفاع مستوى النفط وموقع واجهة النفط والماء لضمان نقاء النفط.

2خزان التفاعل الكيميائي: مراقبة حالة طبقة السوائل المختلفة خلال عملية التفاعل.

3معالجة مياه الصرف الصحي: قياس ارتفاع طبقة المياه النظيفة وواجهة الوحل لتحسين عملية العملية.

4إدارة مستوى الخزان: قياس دقيق لكل طبقة سائل في خزان السائل المختلط.

خلاصة

يمكن لرادار الموجة الموجهة قياس ارتفاع واجهة السائل بدقة عن طريق الكشف عن الإشارات المنعكسة من وسائل مختلفة.المفتاح يكمن في الفرق بين الثابتة الكهربائية وتكنولوجيا معالجة الإشارةعلى الرغم من أن لديها متطلبات معينة لظروف العمل وخصائص متوسطة،دقة عالية وتطبيق واسع جعلها الأداة المفضلة لقياس واجهة السائل متعددة المراحل.

                                                                                           شكراً لكِ