Частые вопросы

Радарные и ультразвуковые датчики - средства бесконтактного измерения уровня посредством зондирования расстояния до поверхности измеряемого продукта.

Зондирующие импульсы радарного уровнемера с одинаковым успехом могут распространяться, как в любой газовой среде, так и в вакууме. Скорость распространения электромагнитных волн практически не зависит от свойств среды, за исключением нескольких газов (аммиак, хлор, винилхлорид) и перегретого пара, где, впрочем, применение ультразвукового принципа неуместно.

Ультразвуковым импульсам требуется среда для распространения, например воздух. Скорость распространения ультразвуковых волн может сильно варьироваться в зависимости от типа и плотности среды, а также её температуры и давления/разрежения. Таким образом, результат измерения при использовании ультразвука сильно зависит от этих факторов.

Радарные датчики измеряют независимо от температуры, давления или разрежения и выдают точные результаты измерений при любых окружающих условиях. Ультразвуковые датчики подвержены заметному влиянию окружающих условий уже по своему физическому принципу: время распространения звука в газовой среде зависит от ее состава и изменяется с температурой, например из-за солнечного облучения. Звуковые волны гасятся сильным туманом, ветром или дождем, что еще ограничивает диапазон измерения.

В условиях некоторых применений датчик может затапливаться. В подобных случаях ультразвуковые датчики часто оснащаются механической гильзой для сохранения воздушного слоя при затоплении. Но такая оснастка легко загрязняется, что ухудшает надежность измерения. Радарные датчики не имеют мертвой зоны и хорошо измеряют уровень при затоплении, не требуя дополнительной оснастки.

Во многих применениях возможно накопление осадка или конденсата на датчике. У ультразвуковых датчиков из-за этого снижается надежность измерительного сигнала и увеличивается мертвая зона. Радарные датчики с оптимизированной обработкой сигнала могут отличать ложные эхо-сигналы, возникающие из-за налипаний на антенной системе.

• Импульсный радар посылает короткие импульсы, которые, отражаясь от поверхности измеряемого продукта, вновь принимаются антенной системой прибора. Измерение уровня, а вернее, дистанции до поверхности продукта, производится путём измерения времени с момента излучения до приёма.
• FMCW-радар генерирует непрерывный частотно-модулированный сигнал. Этот сигнал так же отражается от поверхности продукта и принимается антенной системой, однако частота принимаемого сигнала отличается от частоты первоначального измерительного импульса. Разница частот пропорциональна измеряемой дистанции - измерение уровня производится путём определения разницы частот испускаемого и принимаемого сигнала.

Излучаемые радарным датчиком микроволны имеют магнитную и электрическую составляющую. Поляризация радарных датчиков уровня определяет пространственную ориентацию электрических и магнитных составляющих излучаемых микроволн. Радарные уровнемеры VEGA линейно поляризованы, то есть взаимно перпендикулярные векторы электрической и магнитной составляющей электромагнитной волны располагаются в перпендикулярных плоскостях в пространстве, положение которых неизменно. Направление вектора электрической составляющей обозначено на элементе присоединения прибора:

Это позволяет оптимально сориентировать датчик в процессе монтажа  во избежание появления ложных отражённых сигналов от встроенных конструкций в ёмкости или отверстий перфорации (при монтаже датчика в успокоительной трубе) путём совмещения плоскости поляризации датчика с плоскостью, в которой расположена механическая помеха, то есть метка поляризации должна быть направлена в сторону механической помехи.
В связи с этим, стоит так же обратить внимание на дополнительную метку поляризации, расположенную на креплении съемного рупора  (на изображении слева). Такую метку имеют уровнемеры с открытой рупорной антенной системой, оснащенные входом для подключения продувки или удлинением антенны. При установке такого рупора следует совместить метку поляризации рупора с меткой поляризации на элементе присоединения для предотвращения возможности увеличения амплитуды собственных шумов антенной системы.

Плоскость поляризации FMCW-радара действительно выбирается путем вращения корпуса электроники.

Корпус импульсного радара может вращаться лишь для удобства проведения электрического подключения. На поляризацию влияет исключительно положение антенной системы, интегрированной в элемент присоединения.

Активная поверхность (край рупора или цилиндрическая часть стержневой антенны) импульсных радаров должна выступать в ёмкость. Однако, если высота монтажного патрубка не может быть уменьшена, следует применить удлинение неактивной части антенной системы, либо использовать датчики K-диапазона (26 ГГц) вместо 6ГГц датчиков, согласно допускам приведённым в рекомендациях по монтажу для конкретных типов уровнемеров.

Для обеспечения надежного измерения при монтаже на длинных патрубках следует применять современные FMCW-радары W-диапазона - благодаря оптимальному сочетанию рабочей частоты 80 ГГц и компактным размерам антенной системы малые углы диаграммы направленности излучения позволяют монтировать уровнемеры на более высоких монтажных патрубках.

Датчики C-диапазона (VEGAPULS 65, 66) работают в диапазоне рабочих частот от 5 до 6 ГГц. Имея достаточно большие размеры антенной системы, уровнемеры, работающие в данном частотном диапазоне оптимально подходят для измерения уровня в условиях кипения, парения и волнения поверхности измеряемого продукта.

Датчики K-диапазона (VEGAPULS 61, 62, 63, 67, 68) имеют меньшую длину волны и работают в частотном диапазоне 25 – 26 ГГц, что позволяет значительно уменьшить размеры антенной системы и добиться лучших показателей в плане чувствительности и фокусировки сигнала. Однако такие датчики более критичны к образованию конденсата и отложениям на антенной системе, а так же к качеству внутренней поверхности волновода (в случае измерения в уровнемерной колонке или опускной трубе).

В настоящее время для большинства применений оптимальным будет выбор в пользу FMCW-радаров с рабочей частотой 80 ГГц, ввиду ряда преимуществ:

Для многих импульсных радарных датчиков налипание или конденсат на присоединении – проблема, снижающая надежность результатов измерения. FMCW-радар с оптимизированной обработкой сигнала измеряет независимо от налипания.

С технологией FMCW / 80ГГц стало проще измерять через смотровое стекло или стенку пластиковой емкости. Этому способствует ряд факторов, в частности специальная обработка эхо-сигналов в ближней зоне уменьшает влияние помех непосредственно перед антенной.

VEGAPULS 64 с динамическим диапазоном 120 дБ задает новый масштаб для обнаружения даже самых слабых сигналов. Большой динамический диапазон имеет особое преимущество в условиях применения на процессе с пенообразованием. Благодаря такому динамическому диапазону, ослабление сигнала пеной компенсируется.

Современный FMCW-радар с рабочей частотой 80 ГГц может не только иметь самые малые размеры присоединения, но и применяться на малых емкостях. Благодаря высокочастотному диапазону датчика, образуются очень узкие эхо-сигналы, что позволяет заметно повысить точность измерения, в том числе в ближней зоне.

Электромагнитное излучение радарных датчиков VEGA не может причинить вреда. Максимальная выходная мощность составляет менее 0,5 мВт. Для сравнения, излучаемая мощность сигнала обычного мобильного телефона находится в пределах от 1 до 2 Ватт.

Нет, это не является неисправностью. Данное поведение уровнемера свидетельствует о том, что в процессе его настройки не была создана память помех по месту установки. Необходимо произвести процедуру создания памяти помех согласно указаниям соответствующего раздела Руководства по эксплуатации (при использовании PLICSCOM) или встроенной справки (при использовании сервисного программного обеспечения PACTware/VEGA DTM).

При выборе радарного уровнемера, необходимо помнить следующее:
- для работы в условиях обильного образования конденсата (инея) наиболее подходящими моделями являются уровнемеры VEGAPULS 65 или VEGAPULS 66, рабочая частота которых составляет 6 ГГц;
- для работы уровнемера с частотой (26 ГГц), следует избегать применения открытых рупорных антенных систем и выбирать модель прибора с герметизированной антенной системой (VEGAPULS 61 или VEGAPULS 63).
Для предотвращения нестабильной работы радарного уровнемера вследствие образования конденсата (инея) на антенной системе рекомендуется следующее:
- интенсивность образования конденсата можно снизить путём уменьшения разницы температур внутри и снаружи емкости посредством утепления монтажного присоединения прибора;
- отредактировать вручную память помех в ближнем диапазоне измерения (доступно только при настройке с ПК) таким образом, чтобы возникающие в процессе измерения ложные отраженные сигналы располагались заведомо ниже профиля памяти помех. Как правило, в поле ввода дистанции задается длина антенны, а в поле ввода амплитуды – максимальная амплитуда эхо-кривой на дистанции 0 м (90-110 Дб – в зависимости от типа прибора). Однако, данная рекомендация актуальна только в тех случаях, когда измерительный импульс не демпфируется (не поглощается) полностью образованиями на антенной системе.

Затем произошёл резкий скачок измеренных значений с 0% на актуальные показания. При опорожнении резервуара наблюдается обратный эффект - скачок с актуальных показаний на 0% при небольшом уровне продукта. Почему так происходит, является ли уровнемер исправным и как избежать данного эффекта?

Причина кроется в том, что большинство измеряемых продуктов лишь частично отражают радарные импульсы от своей поверхности. При этом часть энергии измерительного импульса успешно проникает сквозь толщу продукта и импульс достигает дна резервуара. Как правило, дно резервуара или скопившийся на его поверхности осадок являются лучшими отражателями, нежели поверхность измеряемого продукта. Поэтому в процессе измерения радарный уровнемер получает два отражённых сигнала:
- первый сигнал (с меньшей амплитудой) – рабочий сигнал отраженный от поверхности продукта;
- второй сигнал (с большей амплитудой) – ложный сигнал, отражённый от дна емкости и приходящий с большей задержкой.
Большая амплитуда второго сигнала обусловлена лучшими отражающими свойствами материала дна резервуара, что является для радарного уровнемера (при настройке по умолчанию) признаком наиболее приоритетного сигнала.
Именно поэтому, при настройке радарного уровнемера, следует обращать особое внимание на выбор типа среды в разделе Применение. При выборе типа среды Жидкость, система настройки предложит выбрать один из трех вариантов, в зависимости от диэлектрической постоянной измеряемого продукта.
При выборе опции «Растворители/Сжиженные газы/Масла (DK<3)», уровнемер будет игнорировать факт наличия отраженного от дна сигнала, что позволит без проблем непрерывно детектировать полезный сигнал от поверхности продукта даже при минимальном уровне заполнения.

Нет, это невозможно по причине программно-аппаратной несовместимости.

• Программное обеспечение версий 3.xx совместимо только с аппаратным обеспечением датчиков plics®.
• Программное обеспечение 4.x.x.x работает исключительно c модулями электроники датчиков серии plics®plus.