Radar seviye ölçerler uçuş süresi-süresi- prensibine dayalı ölçüm cihazlarıdır. Temassız ölçüm, güçlü-parazit önleme özellikleri, yüksek hassasiyet, düşük bakım ihtiyacı ve uzun ömür avantajlarıyla, birçok sıvı seviyesi ölçüm senaryosunda giderek tercih edilen ekipman haline geldiler.
Radar seviye ölçerler 6GHz, 26GHz, 80GHz ve 120GHz gibi frekanslarda gelir. Genel anlamda, radar seviye ölçerler aynı zamanda yüksek-frekans ve düşük-frekans türlerine de ayrılabilir. 26G ve 80G radar seviye ölçerler iki yaygın türdür. 26G ve 80G radar seviye ölçerler arasındaki temel farklar modülasyon frekansı, dalga boyu, ölçüm doğruluğu, çözünürlük ve kör bölgede yatmaktadır. Genellikle yüksek frekanslı radar seviye ölçerler daha pahalıdır.
Modülasyon Frekansı ve Dalga Boyu
Mikrodalgalar, 300MHz'den 300GHz'e kadar frekanslara sahip, 1 mm'den 1 m'ye karşılık gelen dalga boylarına sahip elektromanyetik dalga aralığını ifade eder. Elektromanyetik spektrum üç bant içerir: desimetre dalgaları (300MHz-3GHz frekans aralığı), santimetre dalgaları (3~30GHz frekans aralığı) ve milimetre dalgaları (30~300GHz frekans aralığı).
Dalga boyu ile frekans arasındaki ilişki (c=λf, burada c ışık hızıdır) aşağıdaki gibidir:
26G radar seviye göstergeleri:
Modülasyon frekansı genellikle 24 ila 26 GHz arasındadır, dalga boyu yaklaşık 11,5 mm olup santimetre dalga bandına aittir.
80G radar seviye göstergeleri:
Modülasyon frekansı genellikle 78 ile 82 GHz arasında olup, dalga boyu yaklaşık 3,75 mm olup, milimetre dalga bandına aittir.
Ölçüm Doğruluğu ve Çözünürlük
Genel olarak, radarın frekansı ne kadar yüksekse (dalga boyu ne kadar kısaysa), uzaysal çözünürlüğü de o kadar yüksek olur.
26G Radar Seviye Göstergesi:
Bu darbe radarına (PTOF) aittir. Darbe radarının çalışma prensibi "sonar algılama"ya benzer: verici ünite periyodik olarak son derece kısa süreli (genellikle nanosaniye düzeyinde) yüksek-frekanslı darbe sinyalleri yayar. Darbe ortamın yüzeyine ulaşıp yansıtıldıktan sonra, alıcı ünite iletim ve alım arasındaki zaman farkını (Δt) kaydeder ve ardından "mesafe=(ışık hızı × Δt) / 2" formülünü kullanarak sıvı seviyesini hesaplar. Devre tasarımı nispeten basittir ve maliyeti düşüktür, ancak darbe genişliği ile sınırlıdır, yakın mesafede bir kör bölgeye sahiptir (genellikle 0,3-1 m) ve düşük aralık çözünürlüğüne sahiptir (genellikle ± 5 mm). Geniş ölçüm aralığına ve düşük doğruluk gereksinimlerine sahip senaryolar için uygundur.
80G Radar Seviye Göstergesi:
Bu, frekans-modülasyonlu sürekli dalga radarına (FMCW) aittir. Zamanla doğrusal olarak değişen bir frekansa sahip sürekli bir dalga sinyali iletir ve iletim frekansının zamanla testere dişi veya üçgen dalga ilişkisi vardır. Yankı sinyali alındığında iletim frekansı değişmiştir. Sıvı seviyesi, "Δf mesafeyle orantılıdır" özelliğinden yararlanılarak iletilen ve yankılanan dalgalar arasındaki frekans farkının (Δf) ölçülmesiyle hesaplanır. FMCW radarı, sürekli dalga sinyallerini kullandığı için küçük bir kör bölgeye, ±1 mm menzil çözünürlüğüne ve daha güçlü anti-parazit özelliklerine sahiptir; yankıyı sıvı yüzeyinden ve yakındaki engellerden etkili bir şekilde ayırır. Ancak devresi karmaşıktır ve maliyeti nispeten yüksektir; bu da onu yüksek-hassasiyet veya kısa-aralıklı ölçüm senaryoları için uygun kılar.
Işın Açısı
Yüksek-frekanslı mikrodalgaların önemli bir avantajı, son derece küçük ışın açısına sahip. 80GHz radarlarının genellikle yalnızca 3 derece -5 derecelik bir ışın açısına sahip olması, 26GHz radarın ise 10 derece -15 dereceye ulaşmasıdır. Kapalı alanlarda veya engellerin olduğu karmaşık koşullarda, 80GHz radar sıvı yüzeyine daha iyi odaklanarak konteyner duvarlarından veya diğer iç yapılardan kaynaklanan paraziti azaltır. Bu özellik, küçük depolama tanklarında veya tank duvarına yakın monte edildiğinde son derece iyi performans göstermesini sağlar.
Anten Tipi
80GHz radar tipik olarak düzlemsel matris anteni kullanır. 26GHz radarda yaygın olarak kullanılan boynuz- şeklindeki antenle karşılaştırıldığında toz, buhar ve yoğuşma gibi girişim faktörlerine karşı daha güçlü bir dirence sahiptir ve zorlu koşullar altında bile kararlı çalışmayı sürdürebilir. Örneğin, çalkalanmış koşullarda, sıvı yüzeyinde girdaplar, köpük, sıçrama ve hatta yanlış arayüzler meydana gelebilir; bu durum, ölçüm ekipmanının . 80GHz yüksek-frekans radarının anti{5}}parazit yeteneği ve sinyal odaklama kapasitesi üzerinde son derece yüksek talepler doğurur; kısa dalga boyu, dar ışın ve güçlü sinyal nüfuz etme özellikleri ile gelişmiş sinyal işleme teknolojisi ile bir araya gelerek, çalkalanmış tanklarda sıvı seviyesi ölçümü için ana akım çözüm haline gelmiştir.
80GHz ve 26GHz Arasında Nasıl Seçim Yapılır?
80GHz radar seviye göstergesinin tercih edildiği durumlar:
Karmaşık süreçler: Tankta karıştırıcılar, ısıtma bobinleri ve merdivenler gibi engeller bulunur.
Minyatür kaplar: Reaktörler, küçük depolama tankları, proses kapları (çapı 1 metreden az).
Karmaşık ortam özellikleri: Köpüklenmeye, buharlaşmaya ve yoğuşmaya neden olan veya düşük dielektrik sabitlerine sahip sıvılar/katılar.
Yüksek-hassasiyetli ölçüm gerekir: Ticari uzlaşma, hassas toplu işlem vb. için kullanılır.
Sınırlı kurulum koşulları: Yetersiz kısa boru uzunluğu veya dalga kılavuzlarının kurulmasının istenmemesi/yapılamaması.
Katı madde ölçümü, özellikle düşük dielektrik sabiti parçacıklar ve tozlar.
26GHz radar seviye göstergesinin tercih edildiği durumlar:
Standart büyük depolama tankları: Basit iç yapıya sahip rezervuarlar, ham petrol depolama tankları, kanalizasyon havuzları vb.
Özel zorluklar olmaksızın sınırlı maliyet bütçesi ve basit çalışma koşulları.
Yaygın olarak kullanılan sıvıların (su, yağ, asitler, alkaliler vb.) ve yüksek dielektrik sabitine sahip bulamaçların ölçümü.
Özet
Genel olarak 80 GHz radar seviye göstergeleri, üstün odaklanma yetenekleri ve parazit önleme performanslarıyla, özellikle proses endüstrilerinde ve karmaşık çalışma koşullarında, artan sayıda uygulama için tercih edilen seçenek haline geliyor. Daha akıllı kurulum ve daha kararlı ölçüm sayesinde toplam yaşam döngüsü maliyetini azaltırlar. Bu arada, 26GHz radar seviye göstergeleri, olgun ve güvenilir bir teknoloji olarak, ekonomik avantajlarından dolayı birçok standart ve basit seviye ölçüm uygulamasında hala güçlü bir şekilde varlığını sürdürmektedir.
Radar seviye göstergelerinin frekans ne kadar yüksek olursa o kadar iyi olması gerektiği gibi, frekans ne kadar düşük olursa o kadar da kötü olması gerekmez. Seçim yapılırken çalışma koşullarının karmaşıklığı, doğruluk gereksinimleri, kurulum koşulları, medya özellikleri ve proje bütçesi gibi faktörler kapsamlı bir şekilde dikkate alınmalıdır. En uygun seçenek çalışma koşullarınıza uygun olanıdır.
