Análise das vantagens e desvantagens dos medidores de nível por radar de alta e baixa frequência

Como funciona um radar? indicador de nível Como funciona o medidor de nível por radar de alta e baixa frequência? Princípio de funcionamento: O medidor de nível por radar de onda guiada é um medidor de nível por micro-ondas, que utiliza a tecnologia de posicionamento por radar. Ele transmite ondas de energia através de um dispositivo emissor (geralmente sinais de pulso). As ondas de energia são transmitidas em um guia de ondas, refletidas por obstáculos e transmitidas do guia de ondas para o dispositivo receptor, que então recebe o sinal refletido. A variação do nível do material é determinada pela diferença de tempo no processo de movimento da onda de energia medida. O sinal de micro-ondas é processado por um dispositivo eletrônico e finalmente convertido em um sinal elétrico relacionado ao nível do material. A onda eletromagnética emitida pelo dispositivo é então utilizada para medir o nível do material. medidor de nível por radar A onda encontra o meio medido e é refletida, e a qualidade do eco refletido reflete o efeito da aplicação do medidor de nível. A qualidade do eco é definida como a razão entre a amplitude mínima do eco (amplitude dos ecos em condições adversas) e a amplitude máxima do ruído (magnitude de ecos falsos, reflexões por múltiplos caminhos, etc.). Quanto maior o valor da qualidade do eco, melhor o efeito da aplicação do medidor de nível. A intensidade do eco é afetada principalmente pelos seguintes fatores: quanto mais estável a constante dielétrica do meio de propagação, mais favorável à propagação. As ondas de radar são ondas eletromagnéticas e, durante o processo de propagação, as ondas eletromagnéticas não são afetadas pela estabilidade do meio de propagação, mas apenas pela sua constante dielétrica. Esta é uma diferença fundamental entre a tecnologia de radar e a tecnologia ultrassônica. Quanto mais plana a superfície do meio medido, maior a constante dielétrica e mais favorável à reflexão do eco. Portanto, ao considerar as condições de trabalho em campo, deve-se prestar atenção especial a estes dois aspectos: (1) a distribuição da permissividade do ar entre a antena e o meio medido; (2) o estado da superfície do meio medido e sua permissividade. As vantagens dos medidores de nível por radar são: não serem afetados por flutuações do ar, apresentarem baixa atenuação com a distância e forte poder de penetração. As desvantagens dos medidores de nível por radar são: 1) O desempenho do radar é afetado pela constante dielétrica. Em teoria, a atenuação do radar no vácuo é extremamente pequena. Quando há materiais que atenuam o radar no ar, como poeira com altas propriedades dielétricas (grafite, ferro-ligas, etc.), ou grande quantidade de vapor de água, a distância e a eficácia da medição serão afetadas. 2) Os gases voláteis do meio medido se acumularão na antena e o vapor de água se condensará nela. Nesse momento, isso afetará a emissão das ondas de radar. Em casos extremos, as ondas de radar não poderão ser emitidas. 3) A constante dielétrica do meio medido não deve ser muito baixa. 4) Embora a temperatura e a pressão tenham pouco efeito sobre o radar, a antena do radar é feita de materiais, e a faixa de temperatura e pressão à qual o radar pode se adaptar está relacionada aos materiais e às estruturas de vedação utilizadas. Os medidores de nível por radar de baixa frequência têm a vantagem de preços relativamente baixos, mas, nos principais campos de aplicação, estão sendo gradualmente eliminados do mercado. De forma análoga ao medidor de nível ultrassônico, para obter um eco melhor, a frequência de operação do transdutor é de cerca de 40 kHz, o comprimento de onda é de cerca de 9 mm e o ângulo de abertura da onda transmitida é de 7° a 8°. Quanto maior a frequência de operação, menor o ângulo de abertura, mas menor o alcance. Comparado com a onda ultrassônica, para obter o eco com o efeito mencionado acima, quando a frequência de operação do medidor de nível por radar é de 26 GHz, seu comprimento de onda é de 11 mm. Ao utilizar uma corneta com diâmetro de 100 mm, é possível obter uma onda de emissão com um ângulo de abertura de 7° a 8°. Se a frequência de operação do radar for de 6 GHz, a frequência de operação da onda ultrassônica será de 10 kHz. No entanto, o medidor de nível ultrassônico com frequência de operação de 10 kHz não é ideal para diversas aplicações na medição de nível, sendo especialmente inadequado para a medição do nível de materiais sólidos. Comparado ao radar de baixa frequência, o medidor de nível por radar de alta frequência apresenta as seguintes vantagens: 1) O medidor de nível por radar de alta frequência (principalmente 26 GHz e 24 GHz) possui alta energia e pequeno ângulo de feixe (geralmente, o ângulo de feixe de uma antena corneta de Φ95 é de 8°, e o diâmetro da antena corneta de um radar de pulso de baixa frequência de 6 GHz é de Φ246, com um ângulo de feixe de 15°), o tamanho da antena é pequeno e a precisão é alta. 2) O comprimento de onda do radar de 26 GHz é de 11 mm, enquanto o do radar de 6 GHz é de 50 mm. Quando o radar mede o nível de materiais sólidos, a reflexão da onda de radar provém principalmente da reflexão difusa da superfície do material. A intensidade da reflexão difusa é proporcional ao tamanho do material e inversamente proporcional ao comprimento de onda. O diâmetro do material é muito menor que 50 mm, razão pela qual o radar de 26 GHz é atualmente a melhor escolha para medição do nível de materiais a granel. 3) Em algumas aplicações de tanques pequenos com diâmetros e alturas reduzidos, o comprimento da antena de radar de 6 GHz (300-400 mm) aumenta a área cega (cerca de 600 mm) de forma imperceptível. Devido à baixa diretividade do radar de 6 GHz (grande ângulo de abertura), os tanques pequenos apresentarão reflexão multicaminho; o radar de 26 GHz possui alta frequência, antena curta e boa diretividade, o que supera as desvantagens do radar de 6 GHz e o torna adequado para medição em tanques pequenos. 4) Devido ao ambiente adverso no local, com o tempo, a antena do radar acumulará sujeira, vapor d'água, etc. A antena do radar de 26 GHz é pequena e a adição de um radome pode melhorar significativamente a proteção contra sujeira e vapor d'água; A antena de radar de 6 GHz é grande e é difícil adicionar um radome. Além disso, o instrumento é pesado e difícil de limpar. 5) Devido à boa diretividade do radar de 26 GHz, em muitas condições de trabalho adversas, o radar pode ser instalado fora do contêiner para medição por meio de isolamento simples.

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