Análise do método de calibração do medidor de nível por radar

Os medidores de nível por radar são cada vez mais utilizados na área de medição de petróleo e gás devido à sua ampla gama de aplicações, alta precisão de medição, forte confiabilidade e baixa necessidade de manutenção. O medidor de nível por radar é um instrumento de medição de uso geral. É um instrumento de medição baseado no princípio da propagação no tempo. A onda de radar se propaga à velocidade da luz, e o tempo de propagação pode ser convertido em um sinal de nível por meio de componentes eletrônicos. 1. Princípio do medidor de nível por radar O medidor de nível por radar adota o modo de operação de transmissão-reflexão-recepção. A antena do medidor de nível por radar emite ondas eletromagnéticas. Essas ondas são refletidas pela superfície do objeto medido e então recebidas pela antena. O tempo entre a emissão e a recepção das ondas eletromagnéticas é proporcional à distância até a superfície do líquido. A relação é a seguinte: D = CT/2D ——Distância do medidor de nível por radar até a superfície do líquido; C ——velocidade da luz; T ——tempo de propagação da onda eletromagnética. O medidor de nível por radar registra o tempo decorrido pela onda de pulso. Como a velocidade de transmissão da onda eletromagnética é constante, é possível calcular a distância entre o nível do líquido e a antena do radar, determinando assim o nível do líquido. Como a onda de radar se propaga à velocidade da luz (C = 2,9979 × 10⁸ m/s), o tempo de percurso de ida e volta da onda eletromagnética em 1 m é de 6,6 ns. Para um objeto de medição com altura relativamente pequena, como um tanque de óleo, é necessária uma resolução extremamente alta, tornando quase impossível medir o tempo de reflexão. Para contornar esse problema, é necessária a tecnologia de extensão temporal. Atualmente, a tecnologia de onda contínua modulada em frequência é utilizada para solucionar esse problema. Obviamente, a medição da diferença de tempo é convertida em medição da diferença de frequência, o que aumenta a dificuldade técnica do teste e o coeficiente de precisão. 2. Método de calibração convencional: Como o medidor de nível por radar geralmente possui uma distância de teste de 2 a 10 m ou superior a 10 m, é difícil simular a distância necessária para a calibração em laboratório. Portanto, o medidor de nível por radar geralmente adota o método de calibração online. A calibração online do medidor de nível por radar utiliza as condições do processo no local para comparar o valor de saída do medidor com o valor da medição real ou com outras formas de medição do nível do líquido através da variação do nível. A calibração do medidor de nível por radar pode ser realizada em múltiplos pontos ou em um único ponto, de acordo com as "Normas de Medição e Verificação de Medidores de Nível de Líquido" (a viabilidade da calibração em um único ponto será descrita em detalhes posteriormente), e então o sistema é ajustado por meio de um software de depuração para atender aos requisitos de precisão de medição. O método convencional de calibração online do medidor de nível por radar garante que a calibração seja realizada de acordo com os requisitos das normas. Ao mesmo tempo, a calibração online compensa as interferências do processo e os erros de instalação. Portanto, a precisão real da medição do medidor de nível por radar deve ser maior do que a da calibração em laboratório. No entanto, a calibração de rotina online requer a utilização das condições do processo no local. Durante a calibração, os equipamentos do processo no local — tanques de armazenamento ou de reação — devem ser desligados, o que afeta seriamente a produção do processo no local. Ao mesmo tempo, a variação do nível do líquido no local é afetada pelas condições do processo, e o tempo de estabilização é muito longo, resultando em um tempo de calibração de rotina online geralmente extenso. A medição por detector ou outras formas de medição do nível do líquido também são limitadas pela segurança e tecnologia no local. 3. Método de calibração por ponto de referência. Como a calibração de rotina online é muito afetada pelas condições do processo, discutiremos o método de calibração por ponto de referência. A calibração por ponto de referência consiste em realizar a calibração em um único ponto no medidor de nível por radar, definindo um ponto de reflexão de referência. A operação prática é: posicionar um elemento refletor na posição de escala completa do feixe do medidor de nível por radar e medir com precisão a distância entre o elemento refletor e o medidor de nível por radar. Durante a calibração, o medidor de nível por radar é calibrado comparando a medição real do ponto de referência com o valor conhecido pelo medidor de nível por radar. A definição do ponto de referência na escala completa apresenta duas vantagens: 1) Geralmente, o nível do líquido no processo não atingirá a escala completa, portanto, a produção normal não será afetada durante a calibração; 2) A distância na escala completa é curta e a intensidade da reflexão é alta, de modo que o valor original seja refletido. Ele pode ser dimensionado de forma a reduzir a interferência dos refletores e garantir a medição precisa da intensidade da onda refletida do nível do líquido. O ponto de referência não deve ser muito grande, pois um valor muito alto pode interferir na intensidade da onda refletida na superfície do líquido. A partir do princípio de medição do medidor de nível por radar, sabe-se que o erro de distância é causado por T ou △f. Se o ponto de referência for definido na posição de escala completa, o valor medido de T ou △f deverá ser o menor possível, ou seja, a dificuldade de medição será a maior, e o erro correspondente deverá ser o valor máximo na escala completa. Portanto, a correção numérica/coeficiente dos componentes elétricos que obtêm T no ponto de referência pode atender aos requisitos de precisão do erro na escala completa. Ao mesmo tempo, consideramos que o elemento de detecção elétrica reflete o erro de linearidade na medição da escala completa, sendo viável depurar e corrigir os dados na posição do ponto de referência em um único ponto. Assim como o valor fixo de ponto único do manômetro A correção do erro de linearidade em escala completa permite a correção do valor de um único ponto de referência na calibração do medidor de nível por radar. É fundamental definir o ponto de referência na escala completa para que o medidor de nível por radar seja calibrado corretamente. Geralmente, os instrumentos inteligentes possuem ajustes de escala completa e de ponto zero. Podemos utilizar a opção de ajuste de escala completa para calibrar o ponto de referência do medidor de nível por radar sem a necessidade de outras funções. Ao mesmo tempo, utilizando a função de exibição e filtragem do medidor inteligente, após a conclusão da calibração, a onda refletida no ponto de referência é bloqueada ou marcada, de forma que não interfira na onda refletida na interface do processo. Na exibição das formas de onda normais e com interferência, as ondas refletidas no ponto de referência podem ser marcadas e eliminadas por meio dessa função.

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