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非接触式雷达物位计测量技术出现新突破测量精

作者:福赛特测控来源:www.xa-fst.com发表时间:2019-08-10
非接触式“无线”雷达测量水平是许多液体和固体应用的替代方案,可用于代替时域反射计(TDR,也称为导波雷达或导向雷达)。调频连续波(FMCW)雷达是目前最先进的非接触式雷达技术。
    FMCW雷达发出高频信号,从产品表面反射并接收回来。FMCW仪表允许连续,无接触地测量液体,糊状物,颗粒,粉末和其他固体的距离,水平,体积和质量各种应用。
典型的基于FMCW雷达的液位测量应用包括:
    反应容器
    管道/船舶附近的泄漏监测
    储存和生产有毒或腐蚀性液体
    在高压/低温球体中储存液化气体
    卫生过程应用
    在带有预成型水槽和堰的明渠中进行液位测量
    筒仓,料仓和固体库存
石灰供应商使用雷达水位计控制熟料水平
与TDR /制导雷达相比,FMCW通常在应用满足以下一个或多个标准时应用:
    具有复杂内部构件或搅拌器的容器,其中FMCW雷达不受已安装设备的干扰反射的影响
    例如,在高筒仓中,大型测量范围可达80米(262英尺),其中TDR探头将经历极端的机械牵引力(当介质在储罐或筒仓中移动且探头移动时TDR探头经受的机械应力由于腐蚀性液体的直径和长度较大或特殊材料,因此非常昂贵。
    不用说,还有一些应用,其中TDR优于FMCW。例如,因为后一种方法以非接触(通过空气)模式测量,诸如厚泡沫,蒸汽或灰尘的影响会干扰发射的信号。然而,基于FMCW技术20多年的经验,现在有信号转换器具有软件滤波器,可以有效地消除干扰。
    TDR优于FMCW雷达的最大优势是价格。TDR探针的价格降低了约30%。这意味着只要探头和介质之间的接触不存在问题,TDR技术几乎与非接触式雷达一样好。
    使用FMCW雷达,由于双线雷达物位测量装置没有任何与船只或过程接触的电路,因此噪音干扰没有问题。最先进的双线TDR设备也是如此。双线TDR的所有主要供应商都提供符合SIL(安全完整性等级),FCC(美国),IC(加拿大),CE(欧洲)和NAMUR要求的设备,并且不受这些规范和标准中定义的噪声级别的影响。
    今天,制造商的雷达测量设备在天线系统和工作频率方面存在显着差异。雷达测量具有复杂的声誉,并且经常导致不成比例的大量返工。这是因为与其他测量方法相比,使用雷达进行物位测量并不容易。
应用知识在仪器选择中至关重要
    很少有两个申请是相同的; 每个测量用例都应单独查看。现在市场上有许多雷达物位测量装置可以与多种天线和具有各种测量频率的天线选项相结合。设备技术总体上是好的,但问题在于知识的应用:为了选择正确的测量原理和设备尺寸,必须满足两个条件。
    首先,用户必须具备足够的应用知识和测量要求。设备供应商以适当的经验和建议完成图片。建议的质量至关重要:如果在选择仪器之前询问了正确的问题,那么大多数典型的应用问题都可以解决。
    在实践中,通常存在用户用雷达设备替换机电系统或超声波测量设备然后遇到测量不稳定的问题的情况。通常认为改变的原因是希望长期增加工厂的可用性并防止罐的过量填充以及因此停止生产。对于这种情况,非接触式测量方法(如雷达)是理想的,因为它可以在灌装过程中继续测量水平并且完全免维护。
    但是,如果用户没有得到适当的建议或者认为其标准版本的雷达设备始终适合任何应用,那么很可能会出现问题。在这种情况下,设备供应商必须投入更多时间:如果设计和安装的雷达设备已经由供应商预先参数化,则客户通常只需要在启动时输入一些参数。
    然而,人们不应该认为所有雷达物位测量装置的极限是相同的。有时存在重大差异 - 如果一个供应商的雷达设备在应用程序中出现故障或供应商拒绝该工作,则仍然有必要与另一个供应商重新审视测量任务。另一个供应商可能能够提供更适合个人应用的替代品。
    例如:对于测量范围高达30米(98英尺)的标准液体应用,KROHNE最近推出了新的10 GHz FMCW雷达液位计Optiwave 5200 C / F. 对于高达80米(262英尺)的更大测量范围和/或高达3毫米(0.12英寸)的更高精度要求,24 GHz FMCW雷达物位计Optiwave 7300 C可作为同一应用的替代品。用户不应害怕联系雷达设备制造商,提前讨论测量任务需求。
了解市场上不同类型的天线
    天线设计对雷达物位计至关重要。在开发天线时,必须考虑许多因素,包括典型尺寸,过程连接的位置和类型,容器尺寸和形状,以及目标工业或应用领域的介质特性的影响。例如,对于腐蚀性环境,可提供具有聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)法兰板保护的吊线天线。除了水滴形状外,不锈钢喇叭天线可用于更高的温度。通过这种方式,满足了化学品和纸张等各种行业的特殊要求。
    自2013年以来,由PP或PTFE制成的波形喇叭天线可用于液体应用。这种天线类型结合了波形天线在耐腐蚀性和小型过程连接方面的优点,以及喇叭天线对冷凝物的不敏感性。过程连接也是专门设计的:波形喇叭天线采用天线材料进行工艺密封,而不是采用O形环垫圈的传统工艺密封结构。因此,这些无垫圈天线非常适合极端腐蚀性环境。
    PP天线可以安装在小至1.5英寸的过程连接上。金属喇叭和波导天线是高毒性和爆炸性液体的替代品。它们采用双密封机制 - O形圈垫圈和Metaglas密封圈的组合 - 以确保完全密封。
    最后但同样重要的是,灵活性是雷达物位计的关键:卡口锁定系统和天线扩展确保适用于各种安装位置和应用。快速连接系统允许在工艺条件下(不打开容器)移除壳体并旋转360°以使显示屏易于读取。远程转换器也可用于多个电平表,提供距离天线最远100米(328英尺)的完整显示和配置功能,使操作更方便,无需爬到容器顶部。

 


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