Trong lĩnh vực đo lường mức độ tự động hóa công nghiệp, máy phát tín hiệu radar đã trở thành thiết bị cốt lõi trong các ngành công nghiệp như hóa dầu, xử lý nước, thực phẩm và dược phẩm,Nhờ không tiếp xúc, độ chính xác cao, và khả năng thích nghi mạnh. nguyên tắc hoạt động của chúng (nguyên tắc hoạt động của máy phát cấp radar) là chìa khóa để đạt được phép đo chính xác.
Máy truyền nồng độ radar là một thiết bị đo nồng độ dựa trên công nghệ radar (làn sóng điện từ).Nó tính vị trí của bề mặt chất lỏng bằng cách truyền và nhận sóng điện từ, chuyển đổi tín hiệu độ cao chất lỏng thành tín hiệu điện tiêu chuẩn công nghiệp (như tín hiệu dòng 4-20mA, tín hiệu kỹ thuật số RS485) và nhận ra truyền đường dài,giám sát thời gian thực, và kiểm soát tự động dữ liệu mức độ chất lỏng.
So với các thiết bị đo nồng độ truyền thống (như loại nổi, loại siêu âm), lợi thế chính của nó nằm ở việc không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như mật độ trung bình, độ nhớt, độ cao cao,bụiNó có thể thích nghi với các điều kiện làm việc công nghiệp khắc nghiệt như nhiệt độ cao, áp suất cao và ăn mòn mạnh, và độ chính xác đo của nó vẫn ổn định trong một thời gian dài.
Lý thuyết hoạt động của bộ truyền sóng radar xoay quanh "chuyển tiếp sóng điện từ - phản xạ - tiếp nhận - tính toán tín hiệu".Nó suy luận chiều cao của mực chất lỏng thông qua sự tương tác giữa sóng điện từ và bề mặt chất lỏngQuá trình cụ thể là như sau:
Máy dao động tần số cao bên trong thiết bị tạo ra sóng điện từ có tần số cụ thể (thường là 6GHz, 26GHz).Những sóng điện từ này được truyền theo hướng đến bề mặt chất lỏng bên trong thùng thông qua một ăng-ten radar chuyên dụng (như ăng-ten kèn), ăng-ten thanh).
- Điểm quan trọng kỹ thuật: Tần số sóng điện từ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất đo lường. Tần số càng cao, góc chùm càng hẹp (đường độ chùm 26GHz thường ≤3°),và càng mạnh tín hiệu tập trung, phù hợp với các thùng chứa cỡ nhỏ hoặc điều kiện làm việc phức tạp. tần số thấp hơn (như 6GHz) dẫn đến góc chùm lớn hơn (khoảng 15°),phù hợp với phép đo tầm xa của các thùng lưu trữ cỡ lớn và có khả năng thâm nhập bụi và hơi nước mạnh hơn.
Khi chùm sóng điện từ chạm vào bề mặt chất lỏng,do sự khác biệt đáng kể về hằng số dielectric giữa chất lỏng và không khí (hằng số dielectric của chất lỏng thường là ≥ 1.8, cao hơn nhiều so với không khí), hầu hết các sóng điện từ được phản xạ bởi bề mặt chất lỏng để tạo thành một " tín hiệu vang hiệu".Một lượng nhỏ sóng điện từ sẽ xuyên qua bề mặt chất lỏng hoặc được hấp thụ bởi môi trường, có tác động không đáng kể đến kết quả đo.
- Giả thuyết thích nghi: Miễn là hằng số điện môi của chất lỏng đáp ứng ≥1.8, một tiếng vang ổn định có thể được hình thành. Nếu hằng số dielectric của môi trường là cực kỳ thấp (chẳng hạn như một số dầu nhẹ, khí tự nhiên hóa lỏng),một đường dẫn sóng có thể được sử dụng để tăng cường hiệu ứng phản xạ và đảm bảo sức mạnh của tín hiệu cộng hưởng.
Tín hiệu vang phản xạ quay trở lại dọc theo đường dẫn ban đầu và được ăng-ten radar nhận.tăng cường, và xử lý giảm tiếng ồn trên tín hiệu cộng hưởng, loại bỏ các tín hiệu nhiễu như phản xạ tường container, bụi môi trường và rung động thiết bị,và chỉ giữ lại tiếng vang hiệu quả liên quan đến bề mặt chất lỏng, cung cấp một cơ sở dữ liệu chính xác cho các tính toán tiếp theo.
Bằng cách tính toán "sự khác biệt thời gian (Δt) giữa thời gian truyền sóng điện từ và thời gian nhận sóng vang",và kết hợp với tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong không khí (khoảng 3 × 108m / s trong điều kiện tiêu chuẩn, có thể được hiệu chuẩn trong thời gian thực theo nhiệt độ và áp suất xung quanh), mô-đun xử lý tín hiệu suy luận chiều cao mức chất lỏng thông qua công thức:
Chiều cao cấp độ chất lỏng (H) = Chiều cao thùng chứa tổng (H_total) - Khoảng cách từ ăng-ten radar đến bề mặt chất lỏng (d)
Trong số đó,d = (tốc độ lan truyền sóng điện từ × Δt) / 2(phân cho 2 bởi vì sóng điện từ cần phải đi qua lại giữa ăng-ten và bề mặt chất lỏng).
- Công nghệ đặc biệt: Một số thiết bị cao cấp áp dụng công nghệ Frequency-Modulated Continuous Wave (FMCW).chúng tính toán sự khác biệt tần số giữa sóng truyền và tiếng vangĐiều này phù hợp với các kịch bản đo lường mức độ chất lỏng độ chính xác cao (lỗi ≤ ± 0,05%) và đường dài (phạm vi đo lường lên đến 70m).
Sau khi tính toán hoàn tất, thiết bị chuyển đổi tín hiệu độ cao của chất lỏng thành các tín hiệu tiêu chuẩn công nghiệp như 4-20mA, RS485 hoặc giao thức HART và truyền nó đến PLC,Hệ thống điều khiển DCS, hoặc các thiết bị hiển thị để thực hiện giám sát thời gian thực của mức chất lỏng, báo động giới hạn quá mức hoặc kiểm soát tự động xả chất lỏng / cung cấp nước.
Dựa trên nguyên tắc hoạt động ở trên, bộ phát cấp radar có ba lợi thế kỹ thuật cốt lõi, có thể đáp ứng chính xác nhu cầu của các kịch bản công nghiệp:
Vì sóng điện từ không cần phải tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng, không có ma sát vật lý giữa thiết bị và môi trường.Các ăng-ten được làm bằng vật liệu chống ăn mòn (như Hastelloy, lớp phủ PTFE) và được trang bị thiết kế niêm phong cấp IP67/IP68. Nó có thể chịu được áp suất tối đa 60MPa và nhiệt độ từ -60 °C đến 400 °C,và phù hợp với điều kiện làm việc ăn mòn mạnh, nhiệt độ cao và áp suất cao. Thời gian sử dụng của thiết bị được kéo dài đến 5-8 năm (thời gian sử dụng của các thiết bị tiếp xúc truyền thống thường ít hơn 3 năm).
Sự lan truyền của sóng điện từ không bị ảnh hưởng bởi mật độ trung bình, độ nhớt hoặc màu sắc, và có thể xuyên qua bụi, hơi nước và sương mù.thông qua thiết kế chùm đường hẹp hoặc các thuật toán theo dõi tiếng vang, tiếng vang bề mặt chất lỏng vẫn có thể được xác định chính xác và sự ổn định đo không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi môi trường.
Thông qua các tối ưu hóa như thiết kế tín hiệu tần số cao, các mô-đun bù đắp nhiệt độ và áp suất và công nghệ FMCW, lỗi đo của thiết bị có thể được kiểm soát trong phạm vi ± 0,1%,và phạm vi đo bao gồm 0.1m-70m. Nó có thể được điều chỉnh để đo lường mức độ chất lỏng và một số hạt rắn (chẳng hạn như hạt nhựa, bột than),đáp ứng nhu cầu của nhiều ngành công nghiệp như hóa dầu, xử lý nước, thực phẩm và dược phẩm, và lưu trữ năng lượng.
Cả hai đều là các phương pháp đo không tiếp xúc, nhưng các công nghệ cốt lõi của chúng khác nhau: Máy phát cấp radar dựa trên phản xạ sóng điện từ, không bị ảnh hưởng bởi bụi, hơi nước và nhiệt độ,với phạm vi đo rộng (0.1m-70m) và phù hợp với các điều kiện làm việc phức tạp.với phạm vi đo hẹp (0.2m-10m), và chỉ phù hợp với các kịch bản đo lường chất lỏng sạch và không có nhiễu.
Cần phải tối ưu hóa từ góc độ thích nghi với nguyên tắc làm việc: chọn tần số phù hợp với điều kiện làm việc (26GHz cho điều kiện làm việc phức tạp),hiệu chuẩn tốc độ lan truyền sóng điện từ (trả thù thời gian thực dựa trên nhiệt độ và áp suất môi trường xung quanh), đảm bảo rằng hằng số dielectric bề mặt chất lỏng đáp ứng các yêu cầu (sử dụng đường dẫn sóng cho môi trường hằng số dielectric thấp),và thường xuyên làm sạch ăng-ten để tránh can thiệp từ sự tích tụ vật liệu, để duy trì đo lường chính xác cao.
Dựa trên nguyên tắc hoạt động của chúng, chúng có thể được điều chỉnh cho các điều kiện làm việc đặc biệt như nhiệt độ cao (≤ 400 °C), áp suất cao (≤ 60MPa), ăn mòn mạnh (trung môi trường axit-base),bụi cao (chẳng hạn như silo xi măng), bể bột than), và dễ bị sương mù (như bể lên men đồ uống).chúng không cần bảo trì thường xuyên và là thiết bị đo nồng độ chất lỏng ưa thích trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
Nguyên tắc hoạt động của bộ truyền sóng radar tập trung vào sự tương tác sóng điện từ thông qua truyền, phản xạ, tiếp nhận và tính toán chính xác, nó nhận ra không tiếp xúc,độ chính xác caoCác lợi thế kỹ thuật của nó xuất phát từ sự thích nghi sâu sắc với nhu cầu của các kịch bản công nghiệp.Cho dù đó là khả năng chống nhiễu trong điều kiện làm việc khắc nghiệt hoặc tính thích nghi đo lường rộng, cả hai đều được thúc đẩy bởi việc tối ưu hóa và lặp lại nguyên tắc hoạt động.Máy phát cấp radar dựa trên các nguyên tắc hoạt động tiên tiến sẽ tiếp tục là thiết bị cốt lõi cho phép đo cấp chất lỏng trong các ngành công nghiệp khác nhau, thúc đẩy đo lường công nghiệp theo hướng "chính xác hơn, ổn định hơn và bảo trì thấp hơn".
Thông tin liên lạc
