Nguyên lý đo, đặc điểm và ứng dụng của đồng hồ đo mức bằng radar.

Rmáy đo mức adarMáy đo mức chất lỏng bằng radar là thiết bị đo không tiếp xúc, không có bộ phận chuyển động và hoàn toàn không cần bảo trì. Sau nhiều năm ứng dụng và cải tiến kỹ thuật, thiết bị này hiện đang được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa dầu và được người dùng công nhận. Bài viết này giới thiệu ngắn gọn hai nguyên lý đo khác nhau của máy đo mức chất lỏng bằng radar, đồng thời chỉ ra các trường hợp ứng dụng phù hợp và yêu cầu lắp đặt dựa trên đặc điểm và ưu điểm của nó.

1. Nguyên lý đo và đặc điểm của máy đo mức bằng radar

Máy đo mức chất lỏng bằng radar sử dụng sóng điện từ tần số cực cao để truyền đến bề mặt chất lỏng của vật chứa cần đo thông qua ăng-ten. Khi sóng điện từ chạm đến bề mặt chất lỏng, nó sẽ phản xạ trở lại và được thu nhận bởi chính ăng-ten đó. Sự chênh lệch thời gian giữa sóng truyền đi và sóng phản xạ được phát hiện, từ đó tính toán mức chất lỏng.

Máy đo mức bằng radar có hai chế độ hoạt động, tương ứng với hai nguyên lý đo.

(1) Chế độ vi sóng xung (PTOF)

Chế độ này là một hệ thống đo thời gian từ trên xuống dưới. Hệ thống đo lường định kỳ phát ra xung vi sóng có tần số cố định thông qua ăng-ten với băng thông cố định, xung này được hệ thống radar thu nhận sau khi phản xạ trên bề mặt vật liệu cần đo. Ăng-ten thu nhận xung vi sóng phản xạ và truyền nó đến mạch điện tử. Bộ vi xử lý xử lý tín hiệu, xác định tiếng vọng do xung vi sóng tạo ra trên bề mặt vật liệu và tính toán mực chất lỏng dựa trên đó. Thời gian tỷ lệ thuận với khoảng cách mực chất lỏng đo được được chuyển đổi thành tín hiệu điện.

(2) Sóng liên tục điều tần (FMCW)

Nguồn vi sóng của máy đo mức radar này là bộ dao động điều khiển băng tần X. Vi sóng phát ra từ ăng-ten là sóng liên tục với điều chế tần số tuyến tính. Khi ăng-ten thu được tín hiệu phản xạ, tần số phát xạ vi sóng đã thay đổi. Sự khác biệt tần số giữa sóng truyền đi và tín hiệu phản xạ tỷ lệ thuận với khoảng cách từ ăng-ten đến mặt chất lỏng, và chiều cao mực chất lỏng được tính toán từ đó.

2. Đặc điểm của máy đo mức bằng radar

(1) Đồng hồ đo mức bằng radar chủ yếu bao gồm một bộ điều khiển điện tử và một ăng-ten. Nó không có bộ phận chuyển động và không bị hao mòn cơ học. So với dụng cụ đo mức chất lỏng có các bộ phận cơ khí, nó có tuổi thọ cao hơn. Nó thực sự không cần bảo trì.

(2) Đồng hồ đo mức bằng radar có thể được sử dụng để đo mức của hầu hết các chất lỏng. Sóng vi ba mà nó phát ra có thể xuyên qua chân không, không cần môi trường truyền dẫn và ít bị ảnh hưởng bởi không khí, hơi nước và sương mù dễ bay hơi trong bể chứa.

(3) Áp dụng phương pháp đo không tiếp xúc, không bị ảnh hưởng bởi các đặc tính vật lý như mật độ và nồng độ chất lỏng trong bể. Có phạm vi đo rộng và khả năng chống ăn mòn cao.

(4) Nó có những ưu điểm như dễ lắp đặt, tỷ lệ hỏng hóc thấp, dễ bảo trì, độ chính xác cao và độ tin cậy cao.

(5) Nó sử dụng hai chế độ đầu ra, kỹ thuật số và tương tự, và có thể được cấu hình ở chế độ bus cho một hoặc nhiều thiết bị, có thể dễ dàng kết nối với máy tính giám sát phía trên.

(6) Thiết bị có tỷ lệ bức xạ thấp và về cơ bản không gây hại cho môi trường xung quanh và nhân viên.

3. Lựa chọn và ứng dụng máy đo mức bằng radar

Có nhiều loại đồng hồ đo mức bằng radar. Khi lựa chọn, điều đầu tiên cần xem xét là ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất, mật độ, độ nhớt và tính ăn mòn của môi chất cần đo đến hiệu suất hoạt động của nó. Do đó, khi lựa chọn, cần phải chọn ăng-ten và đồng hồ đo phù hợp với đặc tính của môi chất trong điều kiện làm việc cụ thể. Đối với các bể chứa có thể tích nhỏ và hình dạng phức tạp hoặc các ứng dụng cần đo nhiều giao diện chất lỏng, nên sử dụng đồng hồ đo mức bằng radar có ăng-ten dẫn sóng; đối với các bể chứa có môi trường đo phức tạp, chẳng hạn như dễ bay hơi, ăn mòn, áp suất cao và nhiệt độ cao, nên sử dụng đồng hồ đo mức bằng radar có ăng-ten không tiếp xúc. Vì đồng hồ đo mức không tiếp xúc với môi chất, nên nó có thể tránh được các tính chất vật lý và hóa học của môi chất ảnh hưởng đến độ chính xác đo hoặc gây hư hỏng cho chính đồng hồ đo mức.

Vì độ chính xác, bảo trì hàng ngày và tuổi thọ của máy đo mức radar ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sản xuất và lợi ích kinh tế của doanh nghiệp, chất lượng tuyệt vời và dịch vụ hậu mãi tốt là rất quan trọng đối với người sử dụng.

Nguyên tắc lựa chọn chủ yếu được xem xét từ các khía cạnh sau, và các tiêu chuẩn lựa chọn thiết bị tương ứng được tuân theo:

(1) Hiệu suất thiết bị; (2) Đặc tính môi trường; (3) Điều kiện lắp đặt; (4) Điều kiện môi trường; (5) Các yếu tố kinh tế.

Đặc tính của môi trường chất lỏng có ảnh hưởng nhất định đến phạm vi đo. Chất lỏng có hằng số điện môi nhỏ hơn sẽ ảnh hưởng nhiều hơn đến khoảng cách đo của máy đo mức bằng radar, làm giảm phạm vi đo; chất lỏng có hằng số điện môi lớn hơn sẽ ảnh hưởng ít hơn đến khoảng cách đo của máy đo mức bằng radar, làm tăng phạm vi đo.

Hiệu suất của các loại máy đo mức bằng radar khác nhau có những đặc điểm riêng. Cần phân tích và xác định mô hình phù hợp dựa trên các điều kiện làm việc cụ thể như yêu cầu sử dụng, nhiệt độ, áp suất, đặc tính ăn mòn của môi chất cần đo và kích thước không gian sử dụng. Ví dụ, các loại ăng-ten khác nhau có thể đáp ứng các yêu cầu đo khác nhau. Ăng-ten hình nón được sử dụng phổ biến nhất có thể được lắp đặt trên đỉnh bồn chứa hoặc ống dẫn sóng của bồn đệm và bồn chứa, phù hợp với các vị trí đo có phạm vi đo lớn, trong khi ăng-ten parabol phù hợp để đo mức chất lỏng và chất rắn và có thể được sử dụng cho các phép đo ở khoảng cách cực xa. Ăng-ten hình loa nhỏ phù hợp với các thùng chứa nhỏ, và ăng-ten phẳng phù hợp với nhiều điều kiện làm việc khác nhau.

Có nhiều loại thiết bị đo mức chất lỏng, và mỗi phương pháp đo đều có đặc điểm và tính ứng dụng riêng. Đồng hồ đo mức bằng radar có thể đáp ứng một số yêu cầu đo lường nhất định trong việc đo mức chất lỏng. Chúng có hiệu suất hoạt động ổn định và đáng tin cậy, vận hành thuận tiện và an toàn, khả năng chống nhiễu mạnh, và phạm vi đo rộng, có thể đạt được độ chính xác đo cao. Do đó, với những đặc điểm và ưu điểm của mình, đồng hồ đo mức bằng radar chắc chắn sẽ được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa dầu.