Слайд 64. Радарные уровнемеры

Радарные уровнемеры – наиболее сложные и высокотехнологичные средства измерения уровня. Для зондирования рабочей зоны и определения расстояния до объекта контроля здесь используется электромагнитное излучение СВЧ диапазона. Обычно рабочая частота радарных уровнемеров независимо от типа варьирует от 5,8 до 26 ГГц. Чем выше частота, тем уже луч и тем выше энергия излучения, а, следовательно, сильнее отражение.

В настоящее время в радарных системах контроля уровня применя­- ются преимущественно две техноло­гии: с непрерывным частотно – моду-лированным излучением (FMCW – frequency modulated continuous wave) и импульсным излучением сигнала.

Принцип действия уровнемера с частотно-модулированным сигналом заключается в следующем. Микроволновый генератор датчика уровня формирует радиосигнал, частота которого изменяется во времени по линейному закону – линейный частотно-модулированный сигнал. Этот сигнал излучается в направлении продукта, отражается от него, и часть сигнала через определенное время Δt, зависящее от скорости света и расстояния до продукта, возвращается обратно в антенну. Излученный и отраженный сигналы смешиваются в антенне уровнемера, и в результате образуется сигнал, частота которого равна разности частот излученного и принятого сигналов и, соответственно, расстоянию от антенны до измеряемого продукта. Дальнейшая обработка сигнала осуществляется микропроцессорной системой датчика уровня уровнемера и заключается в точном определении разностной частоты сигнала и пересчете ее значения в значение уровня наполнения резервуара.

В радарных уровнемерах импульсного типа используется метод определения рас­стояния, основанный на непосредственном измерении времени прохожде­ния СВЧ - импульса от излучателя до контролируемой поверхности и об­ратно. Радарные уровнемеры импульсно­го типа обладают рядом преимуществ перед устройствами, использующи­ми технологию FMCW. Во-первых, принимаемые эхо-сигналы вне зависи­мости от природы их источника разнесены во времени, что обеспечивает их более простое разделение. Во-вторых, среднее энергопотребление им­пульсных уровнемеров составляет единицы мкВт (пиковая мощность при излучении СВЧ-импульса составляет около 1 мВт), что позволяет использовать для их подключения двухпроводную схему с питанием от измерительной цепи со стандартным токовым сигналом 4 - 20 мА; в приборах, работающих по технологии FMCW, энергопотребление существенно выше из-за непрерывного характера излучения, а также постоянно выполняемой математической обработки эхо-сигнала. И, в-третьих, в импульсных уровнемерах электроника для выполнения первичной обработки сигнала проще, а сама обработка выполняется исключительно аппаратными средствами; в результате благодаря меньшему числу комплектующих надёжность прибора получается потенциально выше.

Радарные уровнемеры - наиболее универсальные средства измерения уровня. Не имея непосредственного контакта с контролируемой средой, они могут применяться для агрессивных, вязких, неоднородных жидких и сыпучих материалов. От ультразвуковых бесконтактных уровнемеров их выгодно отличает гораздо меньшая чувствительность к температуре и давлению в рабочей емкости, к их изменениям, а также большая устойчивость к таким явлениям, как запыленность, испарения с контролируемой поверхности, пенообразование. Радарные уровнемеры обеспечивают высокую точность (до 1 мм), что позволяет использовать их в системах коммерческого учета. Вместе с тем существенным сдерживающим фактором применения радарных уровнемеров остается высокая стоимость данных приборов.

Диапазон измерения радарных уровнемеров достигает 40 м при спокойной поверхности контролируемой жидкости. Абсолютная погрешность измерения уровня может составлять ± 1 мм в диапазоне 30 м.