I. Zasada działania

• Wzór podstawowy: Wysokość poziomu H=2v×t​, gdzie v jest prędkością propagacji mikrofal w sondzie, a t jest czasem przesyłania sygnału w obie strony.
• Ogniskowanie sygnału: Sonda ogranicza energię mikrofalową do ograniczonej przestrzeni, co pozwala uniknąć problemu rozbieżności występującego w przypadku sygnałów radarowych bezkontaktowych rozchodzących się w powietrzu, dzięki czemu odbite sygnały są silniejsze i bardziej stabilne.

II. Główne komponenty

1. Jednostka elektroniczna: odpowiada za generowanie, przesyłanie, odbieranie i przetwarzanie sygnałów mikrofalowych. Zawiera wbudowany mikroprocesor do obliczania i przesyłania danych (np. sygnały 4-20 mA, HART, RS485).
2. Sonda (falowód): „Kanał transmisyjny” dla sygnałów mikrofalowych, do najpopularniejszych typów należą:
   • Sztywne sondy prętowe: Nadają się do cieczy o niskiej lepkości i warunków bez turbulencji, zapewniają wysoką odporność na wibracje.
   • Sondy z linką stalową: Idealne do głębokich zbiorników, mediów o dużej lepkości lub zawierających zawieszone ciała stałe, zapewniają dużą elastyczność.
   • Sondy koncentryczne: sygnały przemieszczają się pomiędzy przewodnikami wewnętrznymi i zewnętrznymi, nadają się do mediów o niskiej stałej dielektrycznej (np. lekkie oleje, skroplone gazy) i mają ulepszone właściwości przeciwzakłóceniowe.
3. Kołnierz montażowy/interfejs: Mocuje urządzenie do górnej części zbiornika, przy użyciu materiałów dobranych na podstawie średniej korozyjności (np. stal nierdzewna 316L, Hastelloy).

III. Kluczowe cechy

1. Silna zdolność przeciwzakłóceniowa w przypadku złożonych warunków

• Sygnały mikrofalowe przemieszczają się wzdłuż sondy, minimalizując wpływ czynników środowiskowych, takich jak para, kurz, piana czy mgła. Pozostają stabilne nawet w środowiskach o dużym stężeniu piany (np. w zbiornikach fermentacyjnych piwa) lub przy intensywnym mieszaniu.
• Odporny na zakłócenia ze strony wewnętrznych struktur zbiornika (np. mieszalników, przegród), ponieważ sygnały rozchodzą się wzdłuż sondy, co pozwala uniknąć fałszywych ech, powszechnych w przypadku radarów bezkontaktowych.

2. Wysoka dokładność i stabilność pomiaru

• Dokładność pomiaru mieści się zazwyczaj w przedziale od ±0,05%FS do ±0,1%FS, a błędy powtarzalności wynoszą zaledwie ±0,02%FS, co przewyższa niektóre modele radarów bezkontaktowych.
• Siła sygnału odbicia zależy przede wszystkim od kontaktu sondy z medium, co sprawia, że ​​nadaje się ona do badania mediów o niskiej stałej dielektrycznej (np. benzyny, gazu skroplonego).

3. Zdolność adaptacji do różnorodnych mediów i ekstremalnych środowisk

• Zgodność z medium: Możliwość pomiaru cieczy (w tym mediów o dużej lepkości, krystalizujących, takich jak syrop i soda kaustyczna), cząstek stałych (np. granulek plastikowych, miału węglowego), szlamów (np. błota, soku owocowego) i granic faz (np. granic faz olej-woda).
• Odporność na warunki środowiskowe: Wytrzymuje wysokie temperatury (od -50℃ do 400℃), wysokie ciśnienia (do 40 MPa) i silnie korozyjne środowiska, nadaje się do reaktorów chemicznych, zbiorników magazynowych wysokociśnieniowych itp.

4. Elastyczna instalacja w ograniczonych przestrzeniach

• Sondy można umieszczać w małych zbiornikach, naczyniach o nieregularnych kształtach lub pojemnikach z przeszkodami wewnętrznymi, nie wymagając wolnej przestrzeni u góry. Są one szczególnie przydatne w projektach modernizacyjnych lub w wąskich przestrzeniach.

IV. Scenariusze zastosowań

• Przemysł chemiczny: pomiar poziomu w reaktorach, zbiornikach magazynowych wysokiego/niskiego ciśnienia oraz wykrywanie granicy faz olej-woda.
• Przemysł naftowy i petrochemiczny: Pomiar poziomu w zbiornikach ropy naftowej, oleju lekkiego (benzyny, oleju napędowego) i zbiornikach magazynowych gazu skroplonego.
• Żywność i napoje: Pomiar poziomu w zbiornikach fermentacyjnych z dużą ilością piany (np. piwo, jogurt), zbiornikach na syrop i zawiesinach soków owocowych (przy użyciu sond dopuszczonych do kontaktu z żywnością).
• Uzdatnianie wody: Pomiar poziomu w zbiornikach oczyszczających ścieki i stawach sedymentacyjnych, zapobiegający powstawaniu piany.
• Branża energetyczna: pomiary poziomu w silosach pyłu węglowego i pojemnikach na popiół oraz monitorowanie poziomu w kotłach wysokotemperaturowych.

V. Ograniczenia

1. Wymagania konserwacyjne dotyczące pomiaru kontaktowego: Sondy mają bezpośredni kontakt z medium, są podatne na zanieczyszczenie lub zatkanie z powodu lepkości i wymagają regularnego czyszczenia. Media silnie korozyjne mogą powodować zużycie sond, co wymaga stosowania specjalnych materiałów (co zwiększa koszty).
2. Ograniczony zakres pomiaru: Maksymalny zasięg zależy od długości sondy. Standardowe modele mają zasięg od 0,3 m do 30 m, przez co nie nadają się do bardzo dużych zbiorników (radar bezkontaktowy ma zasięg do 100 m).
3. Ograniczenia w zastosowaniach sanitarnych: W przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i innych zastosowaniach o wysokich wymaganiach sanitarnych procesy walidacji czyszczenia sondy są skomplikowane, co może potencjalnie zwiększać koszty zgodności (radar bezkontaktowy jest korzystniejszy ze względu na brak kontaktu).
4. Ryzyko zużycia sondy: W scenariuszach, w których występuje mieszanie lub turbulentny przepływ medium, należy zamontować osłony ochronne sondy, aby zapobiec jej pęknięciu w wyniku kolizji.

VI. Podstawowe różnice w stosunku do radaru bezkontaktowego

Wniosek