Які відмінності між ультразвуковим рівнеміром та радарним рівнеміром?

Рівень є одним із важливих цільових параметрів моніторингу промислових процесів. При безперервному вимірюванні рівня різних резервуарів, силосів, басейнів тощо важко мати рівнеміри, які можуть задовольнити всі робочі умови, через широке розмаїття польових умов.

Серед них радарні та ультразвукові рівнеміри широко використовуються в безконтактних вимірювальних приладах. Отже, яка різниця між радарним рівнеміром та ультразвуковим рівнеміром? Який принцип цих двох видів вимірювання? Які переваги радарного рівнеміра та ультразвукового рівнеміра?

По-перше, ультразвуковий вимірювач рівня

Звукову хвилю з частотою понад 20 кГц зазвичай називають ультразвуковою хвилею. Ультразвукова хвиля — це вид механічної хвилі, тобто механічні коливання в пружному середовищі в процесі поширення. Вона характеризується високою частотою, короткою довжиною хвилі, малим явищем дифракції та хорошою спрямованістю, може перетворюватися на промінь та поширюватися за спрямованим напрямком.

Ультразвукове затухання в рідинах і твердих тілах дуже мале, тому проникність його висока, особливо у світлі непрозорі тверді тіла. Ультразвук може проникати на десятки метрів у довжину, зустрічаючи домішки або поверхні розділу, що призведе до значного відбиття, тому саме для цього використовується ультразвукове вимірювання рівня.

У технології ультразвукового виявлення, незалежно від типу ультразвукового приладу, необхідно перетворити електричну енергію на ультразвукове випромінювання, а потім отримати її назад в електричні сигнали. Пристрій для виконання цієї функції називається ультразвуковим перетворювачем, також відомим як зонд.

Під час роботи ультразвуковий перетворювач розміщується над вимірюваним об'єктом і випромінює ультразвукову хвилю вниз. Ультразвукова хвиля проходить через повітряне середовище, відбивається назад, коли зустрічається з поверхнею вимірюваного об'єкта, і приймається перетворювачем та перетворюється на електричний сигнал. Після виявлення цього сигналу електронна частина детектування перетворює його на сигнал рівня для відображення та виведення.

Два, радарний рівнемір

Режим роботи радарного рівнеміра такий самий, як і ультразвукового рівнеміра, і радарний рівнемір також використовує режим передачі-відбиття-прийому. Різниця полягає в тому, що вимірювання радарного ультразвукового рівнеміра в основному спирається на ультразвуковий перетворювач, тоді як радарний рівнемір спирається на високочастотну головку та антену.

Ультразвукові рівнеміри використовують механічні хвилі, тоді як радарні рівнеміри використовують електромагнітні хвилі надвисоких частот (від кількох ГГц до десятків ГГц). Електромагнітні хвилі поширюються зі швидкістю світла, а час їх поширення може бути перетворений на сигнал рівня за допомогою електронних компонентів.

Ще один поширений радарний рівнемір - це хвильовий радарний рівнемір.

Хвилеподібний радарний рівнемір – це радарний рівнемір, що працює на принципі рефлектометрії в часовій області (TDR). Електромагнітний імпульс радарного рівнеміра поширюється вздовж сталевого троса або зонда зі швидкістю світла. Коли він досягає поверхні вимірюваного середовища, частина імпульсу радарного рівнеміра відбивається, утворюючи луну, і повертається до пристрою запуску імпульсів тим самим шляхом. Відстань між передавачем і поверхнею вимірюваного середовища пропорційна часу поширення імпульсу, протягом якого розраховується висота рівня рідини.

По-третє, переваги та недоліки радарного та ультразвукового рівнеміра

1. Точність ультразвуку не така висока, як у радара;

2. Через зв'язок між частотою та розміром антени, радарний рівнемір з вищою частотою менший та легший у встановленні;

3. Оскільки частота радара вища, довжина хвилі коротша, і відбиття на нахилених твердих поверхнях краще;

4. Сліпа зона радіолокаційного вимірювання менша, ніж ультразвукового;

5. Завдяки вищій частоті радара, кут радіолокаційного променя малий, енергія концентрована, а здатність до відлуння покращується, що сприяє уникненню перешкод;

6. Порівняно з ультразвуковими рівнемірами, що використовують механічні хвилі, на радар практично не впливають вакуум, водяна пара в повітрі, пил (крім графіту, феросплавів та іншого пилу з високою діелектричною проникністю), зміни температури та тиску;