لماذا يكون مقياس مستوى الرادار غير دقيق؟ ​​ما أنواع الهوائيات التي يحتوي عليها مقياس مستوى الرادار؟

هناك العديد من الأسباب لعدم موثوقية قياسات أجهزة قياس مستوى الرادار، ولكن الأسباب الشائعة هي كما يلي:

(1) موضع تركيب مقياس مستوى الرادار

ال مقياس مستوى الرادار يُقاس مستوى السائل وفقًا لزمن انتقال الموجات الميكروية أو فرق التردد في عملية انبعاثها وانعكاسها واستقبالها. لذا، يُعدّ وصول الجهاز إلى مستوى السائل في الوسط المقاس دون أي تداخل شرطًا مثاليًا. إلا أن هذا الشرط يصعب تحقيقه عمليًا نظرًا لمحدودية موقع تركيب مقياس مستوى الرادار.

عند تفريغ المادة، قد يُحدث الهوائي أو المكثفات القريبة أصداءً متداخلة. كما أن المكونات الثابتة داخل الخزان تُسبب أصداءً متداخلة قوية، مثل منفذ التفريغ في الخزان الصناعي، وملف تسخين البخار، وشفرة التحريك، وعنصر التحكم في درجة الحرارة، وعارضة الصلب الثابتة، وغيرها من العوائق.

(2) الضغط ودرجة الحرارة

1. تأثير الضغط على دقة قياس مستوى الرادار

لا يتأثر مقياس مستوى الرادار بكثافة الهواء عند إرسال إشارة الميكروويف، لذا يمكنه العمل بكفاءة في ظروف الفراغ والضغط. مع ذلك، ونظرًا لمحدودية تصميم كاشف الرادار، فإنه عند بلوغ ضغط التشغيل داخل الحاوية نطاقًا معينًا، يُظهر مقياس مستوى الرادار خطأً كبيرًا في القياس. لذا، يجب ضبط قيمة الضغط لضمان دقة قياس مستوى الرادار.

2. تأثير درجة الحرارة على دقة قياس مستوى الرادار

يُصدر مقياس مستوى الرادار موجات ميكروية دون استخدام الهواء كوسيط انتشار، لذا فإن تأثير تغيرات درجة حرارة الوسط على سرعة انتشار الموجات الميكروية ضئيل. مع ذلك، فإن جزء المستشعر والهوائي في مقياس مستوى الرادار غير مقاوم لدرجات الحرارة العالية. إذا ارتفعت درجة حرارة هذا الجزء بشكل كبير، فسيتأثر القياس الموثوق والتشغيل الطبيعي للمقياس. مقاييس مستوى الرادار المغناطيسي سيتأثر.

لهذا السبب، عند استخدام مقياس مستوى الرادار لقياس الوسائط ذات درجة الحرارة العالية، من الضروري اتخاذ تدابير تبريد مثل التبريد القسري بالهواء أو الماء، أو الحفاظ على مسافة معينة بين بوق الهوائي وأعلى مستوى للسائل لتجنب تأثر الهوائي بدرجة الحرارة العالية.

(3) خصائص العملية

على سبيل المثال، في صناعة الألومينا، نظرًا لأن مختلف أنواع الملاط المستخدمة في عملية إنتاج الألومينا تعتمد على الماء كناقل، فإن ثابت العزل الكهربائي يكون كبيرًا، وقدرة انعكاس الموجات الدقيقة جيدة، كما أن الخزانات التي تستخدم مقاييس مستوى الرادار تكون في الغالب تحت الضغط الجوي، مما يسمح بصيانتها وإصلاحها دون إيقاف تشغيل الآلة. مع ذلك، فإن خصوصية هذه العملية تجعل القياس يواجه العديد من العيوب.

1. منافذ تغذية متعددة.

٢. تتميز العديد من المواد اللزجة بسهولة تكوّن القشور عليها. فعندما تتغطى الهوائي بقشور سميكة ورطبة، فإنها تُنتج انعكاسًا قويًا للموجات الدقيقة، مما يؤدي إلى ثبات قيمة مستوى السائل المقاسة للجهاز عند مستوى عالٍ. وعند تفعيل خاصية "كبح المجال القريب"، يحدث خطأ "الموجة المفقودة" أو تعطل الجهاز، وذلك لعدم قدرته على استقبال أصداء القياس الصحيحة.

3. لمنع ترسب المادة المعلقة وتصلبها، يتم تحريكها كثيراً في الخزان، ويؤدي التحريك إلى تذبذب مستوى السائل، وفي بعض الأحيان تتولد رغوة ودوامات.

4. بخار تسخين عالي التركيز.

ثانيًا، نوع هوائي مقياس مستوى الرادار

وفقًا لتصنيف نوع الهوائي، فإن مقياس مستوى الرادار يحتوي على الأنواع التالية: هوائي مخروطي، هوائي مكافئ، هوائي بوق، هوائي بوق طويل.

تعتمد الهوائيات المخروطية على آلية إرسال موجات الرادار من نقاط متعددة، مما يُنتج موجة رادار حلزونية مستوية. تتميز هذه الهوائيات بحزمة ضيقة وطاقة مركزة. ولها تطبيقات عديدة في خزانات التخزين ذات الأسقف العائمة الداخلية أو الخارجية المزودة بأنابيب تهدئة. تتجمع قطرات الماء المتكثفة على الهوائي وتتدفق نحو مركز المخروط بفعل الجاذبية، مما يقلل بشكل فعال من تداخل موجات الرادار.

تعتمد الموجة الرادارية للهوائي المكافئ نمط انبعاث أحادي النقطة، حيث تنعكس بواسطة السطح المكافئ لتشكل موجة رادارية متباعدة. يتميز هذا النوع من الهوائيات بحزمة ضيقة وطاقة مركزة. يُستخدم عادةً لقياس مستوى السوائل في الخزانات المقببة لتخزين المواد اللزجة والمكثفة بشدة، كما يُمكن استخدامه لقياس مستوى السوائل في المواد ذات ثابت العزل الكهربائي المنخفض، وذلك من مسافة قياس طويلة. ولمنع تكثف الماء على المادة، يعتمد تصميم الهوائي المكافئ على شكل قطرة ماء.

تعتمد هوائيات البوق أيضًا على طريقة انبعاث موجات الرادار من نقطة واحدة. بعد انعكاس الموجات عن سطح البوق، تتشكل موجة رادار متباعدة. تُستخدم هذه الهوائيات عادةً لقياس الأبعاد الأفقية للخزانات المقببة التي لا تتطلب قنوات، وتكون مسافة القياس فيها أقصر من مسافة هوائيات القطع المكافئ. ولأن هوائي البوق يمتد بالكامل داخل الخزان، فلا يوجد فرق كبير في درجة الحرارة داخله، وبالتالي لا يحدث تكثف للرطوبة على الهوائي.

يعتمد الهوائي ذو البوق الطويل أيضًا على طريقة إرسال موجات الرادار من نقطة واحدة. بعد انعكاسها عن سطح البوق، تتشكل موجة رادار متباعدة، تُستخدم خصيصًا لقياس مستوى السائل في الخزان الكروي. ولتسهيل الصيانة الدورية لمقياس مستوى الرادار، أُضيف صمام كروي مدمج إلى أعلى فوهة البوق.