Nguyên lý cảm biến đo mức Radar không tiếp xúc

Đối với Cảm biến đo mức radar không tiếp xúc, có hai kỹ thuật điều chế chính là radar xung và kỹ thuật radar FMCW (điều chế tần số sóng liên tục).

Radar xung không tiếp xúc gửi tín hiệu vi sóng đến bề mặt sản phẩm và bật trở về máy đo. Máy phát đo thời gian trễ giữa tín hiệu phát đi và tín hiệu thu về và bộ vi xử lý trên bo mạch tính toán khoảng cách đến bề mặt chất lỏng bằng công thức:

Khoảng cách = (vận tốc ánh sáng x thời gian trễ) / 2

Sau khi máy phát được lập trình với chiều cao đo tham chiếu của ứng dụng - thường là đáy bể  mức chất lỏng được tính bởi bộ vi xử lý.

Radar FMCW cũng truyền sóng vi ba tới bề mặt sản phẩm, nhưng tín hiệu truyền đi là tần số thay đổi liên tục. Khi tín hiệu truyền xuống bề mặt chất lỏng và trở lại ăng-ten, nó được trộn với tín hiệu đang được truyền đi tại thời điểm đó. Sự khác biệt về tần số giữa tín hiệu thu về và tín hiệu truyền đi tỷ lệ thuận với khoảng cách đến chất lỏng với độ chính xác cao.

Bởi vì nó không tiếp xúc nên nó là một lựa chọn lý tưởng cho chất lỏng nhớt, dính và mài mòn. Radar không tiếp xúc có thể thường xuyên được sử dụng trong các bồn có máy khuấy. Các thiết bị có tần số cao hơn có thể được cách ly hoàn toàn khỏi quy trình với màng PTFE và có thể được sử dụng với van. Hầu hết các nhà cung cấp cung cấp các phiên bản không tiếp xúc có thể được sử dụng trong các ứng dụng từ 3 đến 98 hoặc 131 ft (1 đến 30 hoặc 40 m).

Tần số của radar không tiếp xúc có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của nó. Tần số thấp hơn làm giảm độ nhạy cảm với hơi, bọt và nhiễm bẩn ăng-ten, trong khi tần số cao hơn giữ cho chùm tia radar hẹp để giảm thiểu ảnh hưởng từ vòi phun, tường và các vật thể gây nhiễu. Độ rộng chùm tỷ lệ nghịch với kích thước ăng ten. Độ rộng chùm của một tần số nhất định sẽ giảm khi kích thước ăng ten tăng.

Ưu điểm và nhược điểm của cảm biến đo mức Radar không tiếp xúc

Ưu điểm

  1. Radar không tiếp xúc cung cấp một phép đo trực tiếp từ trên xuống khi nó đo khoảng cách đến bề mặt. Nó có thể được sử dụng với chất lỏng, bùn và một số chất rắn. Một lợi thế chính của radar là không cần phải bù cho sự thay đổi mật độ, điện môi hoặc độ dẫn của chất lỏng.
  2. Thay đổi trong áp suất, nhiệt độ và hầu hết các điều kiện không gian hơi không ảnh hưởng đến độ chính xác của các phép đo radar.
  3. Các thiết bị radar không có bộ phận chuyển động nên việc bảo trì là tối thiểu.
  4. Các thiết bị radar không tiếp xúc có thể được cách ly khỏi quá trình (process) bằng cách sử dụng các vật cản như PTFE seal hoặc van. 
  5. Sử dụng tốt cho các ứng dụng ăn mòn và bẩn.

Nhược điểm

  1. Đối với radar không tiếp xúc, lắp đặt tốt là chìa khóa thành công. Máy đo cần khoảng không gian phía trước cảm biến không bị cản trở, không bị hạn chế bởi ống lắp đặt (mounting nozzle)
  2. Các vật cản trong bồn, chẳng hạn như đường ống, thanh tăng cường và máy khuấy có thể gây ra tín hiệu phản hồi sai, nhưng hầu hết các máy phát (transmitter) đều có thuật toán phần mềm tinh vi để cho phép che hoặc bỏ qua các tín hiệu này.
  3. Đồng hồ đo radar không tiếp xúc có thể xử lý sự khuấy trộn, nhưng thành công của chúng sẽ phụ thuộc vào sự kết hợp của các tính chất chất lỏng và số lượng nhiễu loạn. Hằng số điện môi (DK) của môi trường và các điều kiện bề mặt sẽ tác động đến phép đo.
  4. Việc đo lường có thể bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện bọt. Năng lượng có xu hướng không bị phản xạ bởi bọt nhẹ và thoáng trong khi bọt dày và nặng thường phản xạ năng lượng.
  5. Với chất lỏng quá trình điện môi thấp, phần lớn năng lượng bức xạ bị mất vào chất lỏng, để lại rất ít năng lượng được phản xạ trở lại máy đo. Nước và hầu hết các giải pháp hóa học có DK cao; dầu nhiên liệu, dầu bôi trơn và một số chất rắn, như vôi, có DK thấp.
  6. Nếu bề mặt hỗn loạn từ khuấy trộn, trộn sản phẩm hoặc bắn tung tóe, nhiều tín hiệu sẽ bị mất. Vì vậy, sự kết hợp của chất lỏng điện môi thấp và nhiễu loạn có thể hạn chế tín hiệu trở về một máy đo radar không tiếp xúc. Để khắc phục điều này, ống Pypass hoặc giếng tĩnh có thể được sử dụng để cách ly bề mặt khỏi nhiễu loạn.

Cảm ơn bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc bạn thành công!

Chịu trách nhiệm nội dung

Tâm Mr.

huutam@pretem.com

Nếu bài viết hữu ích, Hãy nhấn nút chia sẻ bên dưới