في مجال قياس مستوى الأتمتة الصناعية، أصبحت أجهزة إرسال مستوى الرادار معدات أساسية في الصناعات مثل البتروكيماويات ومعالجة المياه والأغذية والصيدلة،بفضل عدم تواصلهمالميزات العالية للدقة والقدرة على التكيف. مبدأ عملهم (مبدأ عمل جهاز الإرسال على مستوى الرادار) هو مفتاح تحقيق قياس دقيق.
جهاز إرسال مستوى الرادار هو جهاز قياس المستوى على أساس تكنولوجيا الرادار (الموجات الكهرومغناطيسية).يحسب موقع سطح السائل عن طريق إرسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية، يحول إشارة ارتفاع مستوى السائل إلى إشارات كهربائية قياسية صناعية (مثل إشارات 4-20mA الحالية ، إشارات رقمية RS485) ، ويحقق نقلًا لمسافات طويلة ،مراقبة في الوقت الحقيقي، والتحكم التلقائي في بيانات مستوى السائل.
مقارنة مع معدات قياس المستوى التقليدية (مثل الطراز العائم، النوع بالموجات فوق الصوتية) ، تكمن مزاياها الرئيسية في عدم تأثيرها على العوامل البيئية مثل الكثافة المتوسطة، اللزوجة،الغباريمكن تكييفه مع ظروف العمل الصناعية القاسية مثل درجة الحرارة العالية والضغط العالي والتآكل القوي ، وتبقى دقة قياساته مستقرة لفترة طويلة.
منطق عمل جهاز إرسال على مستوى الرادار يدور حول "بث الموجات الكهرومغناطيسية - الانعكاس - الاستقبال - حساب الإشارة".إنه يستنتج ارتفاع مستوى السائل من خلال التفاعل بين الموجات الكهرومغناطيسية والسطح السائلالعملية المحددة هي كما يلي
المذبذب عالي التردد داخل الجهاز يولد موجات كهرومغناطيسية ذات تردد محدد (عادة 6GHz ، 26GHz).يتم نقل هذه الموجات الكهرومغناطيسية في الاتجاه إلى سطح السائل داخل الحاوية من خلال هوائي رادار مخصص (مثل هوائي القرن، الهوائي العصا).
- النقطة الأساسية التقنية: تتأثر تردد الموجات الكهرومغناطيسية بشكل مباشر بأداء القياس. كلما زادت ترددها، زاوية شعاع الأشعة كانت أضيق (زاوية شعاع الأشعة في 26GHz عادة ما تكون ≤3°) ،وكلما كانت قوة الإشارة، وهو مناسب لحاويات صغيرة الحجم أو ظروف عمل معقدة. ترددات أقل (مثل 6GHz) تؤدي إلى زاوية شعاع أكبر (حوالي 15 درجة) ،والتي مناسبة لقياس نطاق واسع من خزانات التخزين ذات العيار الكبير ولديها قدرة أقوى على اختراق الغبار والبخار.
عندما يلمس شعاع الموجة الكهرومغناطيسية السطح السائلبسبب الاختلاف الكبير في الثابتة الكهربائية بين السائل والهواء (ثابتة الكهرباء الكهربائية للسائل عادة ≥ 1.8، أعلى بكثير من الهواء) ، يتم انعكاس معظم الموجات الكهرومغناطيسية من قبل سطح السائل لتشكيل "إشارة صدى فعالة".كمية صغيرة من الموجات الكهرومغناطيسية سوف تخترق سطح السائل أو يتم امتصاصها من قبل الوسط، والذي له تأثير ضئيل على نتيجة القياس.
- فرضية التكيف: طالما أن الثابتة الكهربائية للسائل تلبي ≥1.8، يمكن تشكيل صدى مستقر. إذا كان الثابت الكهربائي للوسط منخفض للغاية (مثل بعض الزيوت الخفيفة، الغاز الطبيعي المسال) ،يمكن استخدام دليل موجات لتعزيز تأثير الانعكاس وضمان قوة إشارة الصدى.
تعود إشارة الصدى المنعكسة على طول المسار الأصلي ويتم استقبالها بواسطة هوائي الرادار. تقوم وحدة معالجة الإشارة (المجهزة بشرائط MCU و DSP) داخل الجهاز بتصفية ،تضخيم، ومعالجة الحد من الضوضاء على إشارة الصدى ، والقضاء على إشارات التداخل مثل انعكاس جدار الحاوية ، والغبار البيئي ، واهتزاز المعدات ،والاحتفاظ فقط الصدى الفعال المتعلقة سطح السائل، مما يوفر قاعدة بيانات دقيقة للحسابات اللاحقة.
من خلال حساب "الفرق الزمني (Δt) بين وقت نقل الموجات الكهرومغناطيسية ووقت استقبال الصدى"ويتزامن مع سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الهواء (حوالي 3 × 108m / s في ظل الظروف القياسية، والتي يمكن معايرتها في الوقت الحقيقي وفقا لدرجة الحرارة والضغط المحيطية) ، وحدة معالجة الإشارة يستنتج ارتفاع مستوى السائل من خلال الصيغة:
ارتفاع مستوى السائل (H) = إجمالي ارتفاع الحاوية (H_total) - المسافة من هوائي الرادار إلى سطح السائل (d)
من بينهمd = (سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية × Δt) / 2(قسمة على 2 لأن الموجة الكهرومغناطيسية تحتاج إلى السفر ذهابا وإيابا بين الهوائية والسطح السائل).
- التكنولوجيا الخاصة: بعض الأجهزة المتطورة تتبنى تكنولوجيا الموجات المستمرة المعدلة بالتردد (FMCW). من خلال إرسال الموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات المتغيرة بشكل خطي ، يتم تحويل الموجات الكهرومغناطيسية إلى الموجات الكهرومغناطيسية.يحسبون الفرق في التردد بين الموجة المنقولة والعكس، ويمكن استنتاج المسافة بشكل غير مباشر. وهذا مناسب لسيناريوهات قياس مستوى السائل عالية الدقة (خطأ ≤ ± 0.05%) والمسافة الطويلة (مدى القياس يصل إلى 70 متر).
بعد الانتهاء من الحساب ، يحول الجهاز إشارة ارتفاع مستوى السائل إلى إشارات قياسية صناعية مثل 4-20mA ، RS485 ، أو بروتوكول HART ، وينقلها إلى PLC ،أنظمة تحكم DCS، أو أجهزة عرض لتحقيق مراقبة في الوقت الحقيقي لمستوى السائل، إنذار الحد الأقصى، أو التفريغ السائل تلقائي / إمدادات المياه التحكم.
بناءً على مبدأ العمل المذكور أعلاه ، يمتلك جهاز إرسال مستوى الرادار ثلاث مزايا تقنية أساسية ، والتي يمكن أن تلبي بدقة احتياجات السيناريوهات الصناعية:
وبما أن الموجات الكهرومغناطيسية لا تحتاج إلى أن تكون في اتصال مباشر مع السائل، فلا يوجد اصطدام مادي بين الجهاز والوسيط.الهوائي مصنوع من مواد مضادة للتآكل (مثل Hastelloy، طلاء PTFE) ومجهزة بتصميم الختم على مستوى IP67 / IP68. يمكن أن تتحمل ضغطًا أقصى يصل إلى 60MPa ومجموعة درجات حرارة تتراوح بين -60 °C إلى 400 °C ،وهي مناسبة لظروف العمل ذات التآكل القوي، درجة حرارة عالية، وضغط مرتفع. يتم تمديد عمر الخدمة للجهاز إلى 5-8 سنوات (حياة الخدمة لأجهزة الاتصال التقليدية عادة ما تكون أقل من 3 سنوات).
انتشار الموجات الكهرومغناطيسية لا يتأثر بالكثافة المتوسطة أو اللون، ويمكن أن يخترق الغبار والبخار والضباب.من خلال تصميم الأشعة الضيقة أو خوارزميات تتبع الصدى، لا يزال من الممكن تحديد صدى سطح السائل بدقة، ولا تتأثر استقرار القياس بالتغيرات البيئية.
من خلال تحسينات مثل تصميم إشارة التردد العالي ، وحدات تعويض درجة الحرارة والضغط ، وتكنولوجيا FMCW ، يمكن التحكم في خطأ القياس في الجهاز ضمن ± 0.1٪ ،وتغطي مجموعة القياس 0.1m-70m. يمكن تكييفه لقياس مستوى / مستوى المواد من السوائل وبعض الجسيمات الصلبة (مثل جزيئات البلاستيك، مسحوق الفحم) ،تلبية احتياجات العديد من الصناعات مثل البتروكيماويات، معالجة المياه، الغذاء والأدوية، وتخزين الطاقة.
كلاهما أساليب قياس غير اتصالية، ولكن تقنياتها الأساسية مختلفة: تستند أجهزة إرسال مستوى الرادار إلى انعكاس الموجات الكهرومغناطيسية، غير متأثرة بالغبار والبخار، ودرجة الحرارة،مع نطاق قياس واسع (0.1m-70m) وملائمة لظروف العمل المعقدة. تستند مقاييس مستوى الموجات فوق الصوتية إلى انعكاس موجات الصوت؛ يتم تخفيف الموجات الصوتية بسهولة من قبل الغبار ودرجة الحرارة،مع نطاق قياس ضيق (0.2m-10m) ، وهي مناسبة فقط لسيناريوهات قياس السوائل التي تكون نظيفة وخالية من التداخل.
هناك حاجة إلى إجراء تحسينات من منظور تكييف مبدأ العمل: اختيار تردد يتناسب مع حالة العمل (26GHz لظروف العمل المعقدة) ،معايرة سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية (مكافأة في الوقت الحقيقي بناءً على درجة حرارة الضغط المحيطي)، تأكد من أن ثابت الديالكتروني السطحي السائل يفي بالمتطلبات (استخدم دليل موجات لوسائل ثابتة الديالكتروني المنخفضة) ،وتنظيف الهوائي بانتظام لتجنب التدخل من تراكم المواد، بحيث تحافظ على قياس دقيق.
بناءً على مبدأ عملهم ، يمكن تكييفها لظروف عمل خاصة مثل درجة حرارة عالية (≤ 400 درجة مئوية) ، وضغط مرتفع (≤ 60MPa) ، وتآكل قوي (وسائط حمضية قاعدة) ،غبار مرتفع (مثل صوامع الاسمنت)، خزانات مسحوق الفحم) ، وسهولة الضباب (مثل خزانات تخمير المشروبات).أنها لا تتطلب صيانة متكررة وهي المعدات المفضلة لقياس مستوى السائل في البيئات الصناعية القاسية.
مبدأ عمل جهاز الإرسال على مستوى الرادار يركز على "تفاعل الموجات الكهرومغناطيسية" من خلال الإرسال الدقيق والانعكاس والاستقبال والحسابدقة عالية، وقياس مستوى السائل قابلة للتكيف للغاية.سواء كانت القدرة على مكافحة التداخل في ظروف العمل القاسية أو قابلية التكيف مع قياسات واسعة النطاقمع تحديث الأتمتة الصناعية،وسوف تستمر أجهزة إرسال مستوى الرادار القائمة على مبادئ العمل المتقدمة في أن تكون المعدات الأساسية لقياس مستوى السائل في مختلف الصناعات، وتعزيز القياس الصناعي نحو اتجاه "أكثر دقة وأكثر استقرارًا وأقل صيانة".
معلومات الاتصال
الهاتف:15901050329
