ترانسمیتر سطح راداری

ترانسمیترهای سطح راداری یکی دیگر از تجهیزات ابزاردقیق بوده که برای اندازه گیری سطح از آنها استفاده می‌شود.

اصول كاركرد ترانسمیترهای راداری مانند روش اولتراسونيك است، با اين تفاوت كه موج اولتراسونيك بسيار وابسته به شرايط محيطي كه از آن عبور مي‌كند،سرعتهای متفاوتي دارد.

اما در رادارها سرعت موجالكترومغناطيسي تابيده به سطح سيال به ثابت دی‌الكتریکی سيال وابسته است .

اين ثابت جزء خواص ذاتي سيال و كمتر متاثر از عواملي مانند تغييرات دمایی و غيره است.

دستگاه‌های راداری به دو دسته تقسیم می‌شوند

• Air firing
• guided wave

در نوع اول امواج از طريق يك فرستنده و در نوع ديگر از طريق يك ميله توخالی كه راهنما يا موجبر ناميده مي‌شود به‌ سيال ارسال می‌شوند.

در دستگاه‌های air firing برحسب نوع موج مورد استفاده و نحوه محاسبه ارتفاع سطح، امواج راداری توسط يك ديش سهموی يا آنتن شيپوری پيوسته در قالب يك سيگنال فركانس جاروبی به سطح سيال فرآيندی ارسال مي شوند.

پس از برخورد سيگنال به سطح مايع بخشي از آن به همان آنتن منعكس شده، و سپس جمع آوری و به دريافت كننده فرستاده مي‌شود.

در دريافت كننده يك ميكروپروسسور زمان بين ارسال پالس و دريافت اكوی برگشتی را با دانستن سرعت موج الكترومغناطیسی كه مساوی نور است، محاسبه مي‌كند.

رادار پالس هایی را با انرژی کوتاه به سطح مایع منتشر می کند.

مدار زمان گیری با سرعت فوق العاده بالا زمان انعکاس سیگنال از سطح مایع را اندازه گیری می کند.

پردازش سیگنال به طور پیشرفته بازتاب های غلط و دیگر نویزهای زمینه را فیلتر می کند.

سپس سطح دقیق توسط عواملی همچون ارتفاع مخزن و سایر اطلاعات پیکربندی محاسبه می شود.

این مدار انرژی بسیار کارآمد است.

این دستگاه این امکان را به وجود می آورد تا مقادیر بالای تغییرات سطح تا 4.5 متر بر دقیقه را ردیابی کند.

امروزه از دو تکنولوژی عملیاتی به طور متداول استفاده می شود.

MAGNETROL برای اندازه گیری سطح به صورت راداری به جای”موج پیوسته مدوله شده فرکانسی” از “پالس راداری ” استفاده می کند.

این پالس راداری در حوزه زمان عمل می کند و به پردازش پیچیده و گران قیمت برای فعال سازی FMCW نیاز ندارد.

از آنجا که اکوها یا پژواک ها در زمان گسسته و جدا هستند ، روش پالس راداری در مرتب سازی اکوهای فرعی و انتخاب یک اکوی انعکاس یافته توسط سطح واقعی کارآمدتر است.

این روش پالس راداری همچنین دارای ویژگی های میانگین گیری عالی است که در برنامه های کاربردی مناسب است که در آن یک سیگنال برگشتی توسط عوامل شرح داده شده در زیر تحت تاثیر قرار می گیرند.

این سیستم های پالس راداری ، امواجی با انرژی GHz 6 تا GHz 26 را منتشر کرده و زمان انتقال سیگنال برگشتی از سطح مایع را اندازه گیری می کنند.

سپس فاصله با استفاده از این معادله محاسبه می شود:

Distance = C x Transit Time/2

که در معادله فوق C سرعت نور است. سپس مقدار سطح با استفاده از ارتفاع مخزن و دیگر اطلاعات پیکربندی به دست می آید.

نقطه مرجع دقیق برای فاصله و محاسبات سطح ، نقطه مرجع سنسور است.

برنامه های کاربردی راداری تحت تاثیر 3 شرط اساسی قرار می گیرند:

• دی الکتریک محیط فرآیند
• فاصله یا محدوده اندازه گیری
• انواعی از اختلالات که ممکن است سیگنال رادار را تضعیف یا تغییر دهد.

محیط دی الکتریک ضعیف می تواند باعث تضعیف سیگنال برگشتی به رادار شود و بنابراین محدوده اندازه گیری موثر دستگاهی را کوتاه تر می کند.

روش پالس راداری ، اندازه گیری دقیقی را حتی برای دی الکتریک ضعیف فراهم می کند با این حال در مواردی که در آن دی الکتریک خیلی ضعیف است مانند گاز مایع ، سوخت ها و حلال ها روش “موج راداری هدایت شده  ” می تواند انتخاب بهتری در تکنولوژی راداری باشد.

فاصله یا محدوده اندازه گیری در روش پالس راداری تابعی از نوع آنتن انتخاب شده ، ثابت دی الکتریک محیط و تداخل سیگنال است.

اختلالات ایجاد شده توسط اغتشاش ، اهداف نادرست و غلط ( به عنوان مثال انسداد مخزن داخلی ایجاد کننده انعکاس های نادرست) ، بازتاب های متعدد ( بازتاب هایی از سقف مخزن) یا میزان بالایی از تغییر سطح می تواند سیگنال های راداری را ضعیف ، پخش یا متعدد کند.

سطوح مایع بسیار زیاد یا بسیار کم نیز می تواند مسئله ساز شود.

پردازش سیگنال

عملکرد پردازش سیگنال بسیار مهم است زیرا رادار اثرات تداخل را نشان می دهد .

در واقع کیفیت پردازش سیگنال دستگاه است که ترانسمیترهای پیشرو امروزی را از بقیه جدا می کند.

روش پالس راداری از طریق قابلیت پیچیده پردازش سیگنال خود ، سطح واقعی را از اهداف نادرست و دیگر نویزهای زمینه جدا می کند.

بنابراین این روش می تواند میزان بالای تغییرات را که توسط دیگر ترانسمیترهای سطح راداری غیر ممکن است ، ردیابی کند.

اگرچه این روش دارای قدرت تشخیص هدف کاذب و عدم پذیرش آن است ، اما به حداقل رساندن انعکاس از اهداف کاذب به طور قابل توجهی توسط نصب درست تحت تاثیر قرار می گیرد.

مزایا

روش پالس راداری به صورت دقیق و قابل اعتماد طیف وسیعی از محیط ها در یک محدوده گسترده ای از شرایط فرآیند از سطوح آرام محصول و محیط های مبتنی بر آب تا سطوح آشفته و محیط های هیدروکربنی مهاجم را اندازه گیری می کند.

روش پالس راداری به عنوان یک دستگاه غیر تماسی به مشکلاتی که می تواند ناشی از تماس مستقیم با محیط فرآیند مانند پوشش دادن توسط محیط ویسکوز و یا حمله خورنده به علت مواد شیمیایی مهاجم در یک بررسی باشد ، حساس نیست.

معمولا رادار تحت تاثیر دماها ، فشارها ، حضور بخارات یا جریان هوا در فضای خالی مخزن نیست.

تغییرات در دانسیته ویژه ، هدایت و ثابت های دی الکتریک نیز هیچ تاثیری روی دقت اندازه گیری ندارد.

به عنوان یک ابزار 100 % الکترونیکی ، عدم وجود قطعات متحرک به هزینه های پایین نگهداری تعبیر می شود و در ضمن نیازهای برق و نصب و راه اندازی بسیار ساده است.

ترانسمیترهای سطح راداری 900 WL

ویژگی های سنسور سطح راداری 900 WL

این سنسورهای سطح راداری بسیار دقیق ، بدون نویز و سنسورهای خود تنظیم از نوع پالس راداری برای فاصله های تا 100 فوت هستند.

این سنسورهای سطح راداری دامنه و پهنای پالس مایکروویو را متناسب با فاصله هدف و خواص انعکاس هدف تنظیم می کنند.

گیرنده های سنسورهای سطح راداری حساسیت خود را مطابق با دامنه اکوهای بازتابی تغییر می دهند.

علاوه بر آن ، این نوع سنسورها انواع گونه های اکوهای بازتابی را آنالیز می کنند و مواردی از آنها که از دیواره مخازن ، لوله ها و دیگر موانع می آیند ، حذف می کنند.

این ویژگی ها به سنسورها این امکان را می دهد تا هدف مورد نظر را از رئوس آنتن های خود تا انتهای مخزن بدون توجه به شکل مخزن یا شرایط محیطی ردیابی کنند.

برای مواد با ثابت دی الکتریک خیلی کم (≈ 2) ، این سنسورها حداقل 2 فوت از نوک آنتن برای تشخیص ماده لازم است باشند.

هر گونه ساختی بر روی آنتن های میله ای عملکرد این سنسورهای راداری را تحت تاثیر قرار نمی دهد.

این نوع سنسورهای سطح راداری دارای “حالت یا مد دی الکتریک کم  هستند.

در این مد ، سنسورها اکوهای بازتابی از انتهای مخازن با مواد موجود را نادیده می گیرند و انرژی انتقال و حساسیت گیرنده های خود را تا زمانی که اکوها را از سطوح متریال های با دی الکتریک پایین تشخیص دهند ، افزایش می دهند.

اصول عملکرد سنسور سطح راداری 900 WL

آنتن میله ای سنسور سطح راداری 900 WL  توسط یک ترانسمیتر سطح الکترومغناطیس تحریک می شود و پالس های بسیار کوتاه به یک هدف می فرستد.

پالس ها از هدف منعکس می شوند وسپس توسط آنتن سنسور سطح راداری دریافت می شود.

سیگنال الکتریکی از آنتن سنسور سطح راداری تقویت شده و پردازش می شود.

فاصله با شیء محاسبه می شود و سپس توسط سنسور سطح راداری به سیگنال 20-4 میلی آمپری تبدیل می شود.

به طور اختیاری اطلاعات مربوط به سطح از سنسور سطح راداری برای ثبت اطلاعات تشخیصی و تنظیمات قابل برنامه ریزی از طرق RS232  یا RS485  به یک کامپیوتر منتقل می شود .

لینک های ترجمه :

https://www.magnetrol.com/en/pulse-burst-radar

https://www.ysi.com/products/global-water