Технические параметры радарных уровнемеров/измерителей уровня: электрическая постоянная кристалла, рабочая частота, мертвая зона, эхо-сигнал, угол луча и максимальная дальность измерения.

Радарные уровнемеры позволяют бесконтактно измерять уровень в любых технологических условиях. Уровеньер передает микроволновые сигналы сверху в среду, которые затем отражаются от поверхности. На основе полученных сигналов уровеньер определяет расстояние до среды и вычисляет точный уровень.

Независимо от того, касаются ли ваши требования к измерению жидкостей, твердых веществ, высоких или низких температур, а также коррозионных веществ, радарные уровнемеры могут удовлетворить все ваши потребности.

При практической работе с радарными уровнемерами пользователи часто сталкиваются с терминологией в руководстве по эксплуатации, которая может вызывать путаницу. Эта статья поможет вам разобраться в часто встречающихся технических терминах и повысить вашу осведомленность.

I. Диэлектрическая постоянная

Диэлектрическая постоянная, или относительная диэлектрическая проницаемость, — это безразмерная величина, обозначаемая греческой буквой ε. Она представляет собой отношение емкости конденсатора, использующего данный материал в качестве диэлектрика, к емкости в вакууме и служит мерой способности вещества удерживать электрический заряд.

В радиолокационных уровнемерах диэлектрическая постоянная имеет решающее значение для определения типа и свойств измеряемого материала. Различные материалы демонстрируют разные значения диэлектрической постоянной из-за различий в молекулярной структуре и составе. Как правило, материалы с более высокой диэлектрической постоянной сильнее реагируют на электрические поля, а материалы с более низкой постоянной — слабее.

II. Рабочая частота

Рабочая частота радарного уровнемера обозначает диапазон частот, в котором он излучает радарные волны. Радарные уровнемеры можно разделить на высокочастотные и низкочастотные в зависимости от частоты их излучения. Низкочастотные радары работают в диапазоне от 100 МГц до 8 ГГц, в то время как устройства, излучающие на частотах выше 8 ГГц, вплоть до 120 ГГц, классифицируются как высокочастотные радарные уровнемеры.

В практических инженерных приложениях низкочастотные радарные уровнемеры в основном используются для измерения жидких сред и в условиях, требующих малых диапазонов измерения. Высокочастотный радар, благодаря таким преимуществам, как более высокая выходная энергия, обеспечивает больший диапазон измерения и применим в более широком диапазоне рабочих условий. Радарные волны, излучаемые высокочастотными радарными уровнемерами, демонстрируют превосходные измерительные характеристики по сравнению с низкочастотными радарами при работе с неровными поверхностями, такими как твердые материалы, порошки и гранулированные вещества.

Как показано ниже, рабочая частота существенно влияет на характеристики и применение радиолокационных уровнемеров:

Проникающая способность: Чем выше рабочая частота, тем хуже проникающая способность радиолокационной волны. Однако высокочастотные радиолокационные волны сильнее затухают при прохождении через жидкости или твердые материалы. Следовательно, в определенных условиях низкочастотные радиолокационные уровнемеры могут оказаться более подходящими для измерения более плотных материалов.

Точность измерений: Высокочастотные радиолокационные волны имеют меньшую длину волны, что обеспечивает более высокую точность измерений. В отличие от них, низкочастотные радиолокационные волны могут быть более подвержены помехам, что потенциально может снизить точность измерений.

III. Слепая зона

Слепая зона радиолокационного уровнемера — это область, где радиолокационные волны не могут быть точно измерены, обычно расположенная вблизи радиолокационной антенны. Это явление обусловлено физической структурой радара и особенностями распространения сигнала. В частности, оно проявляется в неспособности точно обнаружить цель или измерить положение объекта в определенном диапазоне расстояний; точность измерения может быть гарантирована только после того, как объект переместится за пределы этого диапазона.

Слепая зона может возникать из-за множества факторов, включая географические условия, характеристики распространения электромагнитных волн, скорость распространения цели и сам радиолокационный блок. Эта зона существенно влияет на точность измерений радиолокационных уровнемеров, поэтому выбор изделий с меньшей слепой зоной имеет решающее значение при составлении технических характеристик.

A. Настройка диапазона; B. Регулировка нижнего предела (опорная точка 4 мА); C. Регулировка верхнего предела (опорная точка 20 мА); D. Мертвая зона

К основным причинам существования слепых зон относятся:

Эффект ближнего поля: В ближней зоне, прилегающей к радиолокационной антенне, характеристики распространения сигнала отличаются от характеристик в дальней зоне. Это может привести к ослаблению сигнала или неоднозначным отражениям, создавая тем самым «слепые зоны».

Конструкция антенны: Конструкция и конфигурация радиолокационной антенны влияют на образование слепых зон. Например, некоторые конструкции антенн могут иметь более широкий луч излучения в определенных направлениях, что приводит к образованию больших слепых зон в этих направлениях.

Угол луча: Угол луча радиолокационных волн также влияет на размер слепой зоны. Более узкий угол луча обычно создает большие слепые зоны, поскольку радиолокационные волны становятся более восприимчивыми к препятствиям или помехам, что мешает им достигать целевых зон.

Влияние окружающей среды: Условия установки и эксплуатации дополнительно влияют на «слепые зоны» радиолокационных уровнемеров. Например, металлические конструкции или другие препятствия могут вызывать отражения или затухание вдоль пути распространения радиолокационной волны, что приводит к образованию «слепых зон» в этих областях.

IV. Эхо

Принцип работы радиолокационных уровнемеров основан на эхолокации. Сигнал, излучаемый радиолокационным уровнемером, отражается от поверхности материала, образуя принимаемый сигнал. Разница во времени между переданной и принятой волнами прямо пропорциональна расстоянию между поверхностью материала и антенной. Измеряя время распространения, можно определить положение и высоту материала.

V. Угол луча

Угол луча является ключевым параметром для оценки направленности и дальности сканирования радиолокационного луча. Угол луча радиолокационного уровнемера, также известный как ширина луча антенны, обозначает основной диапазон углов излучения электромагнитного луча, испускаемого радиолокационной антенной. Он определяет пространственное покрытие и направленность радиолокационной системы.

При малом угле наклона луча направленность радара выше, а дальность приема или передачи относительно узкая; наоборот, при большом угле наклона луча направленность радара становится более рассеянной, а дальность приема или передачи — шире.

При большем угле наклона луча возрастает вероятность столкновения с препятствиями, что приводит к ложным эхо-сигналам.

Более узкий угол луча означает меньшие помехи.

VI. Диапазон

Диапазон действия радиолокационного уровнемера обозначает максимальное и минимальное расстояние, на котором он может эффективно производить измерения.

Большая дальность действия: обозначает максимальное расстояние, на котором радарный уровнемер может измерять уровень. Как правило, большая дальность действия зависит от таких факторов, как мощность и частота радарного излучения, конструкция антенны и условия окружающей среды. Радарные уровнемеры с большей мощностью и частотой обычно могут измерять уровень на больших расстояниях.

Малая дальность действия: обозначает минимальное расстояние, на котором радарный уровнемер может измерять уровень. В пределах рабочего диапазона уровняера обычно существует «слепая зона» на малом расстоянии, где радарная система не может точно определить расстояние или высоту объектов. На малую дальность действия влияют такие факторы, как конструкция антенны, угол луча и возможности обработки сигнала радарного уровнемера.

Определение дальности действия (дальней и ближней) имеет решающее значение для применения радиолокационных уровнемеров. При выборе и развертывании радиолокационных уровнемеров необходимо установить соответствующие параметры дальности и ближней дальности, исходя из реальных требований к применению и характеристик сценария, чтобы обеспечить эффективное выполнение радиолокационной системой задач измерения и мониторинга.