Niveaumåling med radar
Teknologi, fordele og IIoT
I korte træk
- Niveaumåling kan give betydelige udfordringer: Hvis du vælger en uhensigtsmæssig enhed eller forkert konfiguration, kan det føre til ineffektivitet i driften og dyre afbrydelser.
- Hvis du vælger den rigtige teknologi og implementerer den korrekt, sikrer du en stabil proces, der fungerer problemfrit i baggrunden.
- Radarteknologi giver store fordele og har gradvist erstattet alternative målemetoder inden for de fleste anvendelsesområder.
- Den store udbredelse skyldes, at den er blevet billigere, og at den er i stand til at levere meget nøjagtige niveaumålinger.
- I denne artikel kigger vi nærmere på principperne bag radarteknologi og undersøger, hvordan IIoT-aktiverede radarenheder er blevet en afgørende nyskabelse inden for niveauovervågning i moderne industrimiljøer.
Hvordan måler man niveauer i tanke?
På markedet findes en bred vifte af modeller, der bruger forskellige metoder til niveaumåling. Hvilken løsning, der er bedst til din proces, afhænger af dens specifikke egenskaber og krav.
Så hvilken type sensor skal du vælge – tryk, hydrostatisk, kapacitiv, ultralyd eller en anden? De har hver deres plads, men radarteknologien skiller sig ud ved sin alsidighed på tværs af mange anvendelsesområder. Når det kombineres med IIoT-funktioner, forenkler det overvågning og kontrol betydeligt.
Hvordan fungerer en radar?
Radarniveautransmittere fungerer typisk ved hjælp af et af to principper: time-of-flight (ToF) eller frekvensmoduleret kontinuerlig bølge(FMCW). I det følgende afsnit forklares de hver især i detaljer.
Time-of-flight
Med denne metode bestemmer radarenheden afstanden til produktets overflade ved at udsende radarimpulser, der reflekteres fra overfladen og vender tilbage til enheden. Antennen modtager det reflekterede signal og overfører det til elektronikken, hvor mikroprocessoren analyserer ekkoet og beregner den tid, det tager for signalet at vende tilbage.
Afstanden (D) til overfladen er proportional med flyvetiden (t) for pulsen fra radaren. Her er den formel, som mikroprocessoren bruger:
D = c · t/2
Her repræsenterer c lysets hastighed.
Når enheden har fundet afstanden (D), kan den beregne niveauet (L) ud fra den tomme afstand (E):
L = E-D
Frekvensmoduleret kontinuerlig bølge (FMCW)
Ved denne metode udsender radarsensoren et højfrekvent signal. Denne frekvens stiger over tid, og det skaber det, vi kalder et frekvenssweep eller signalsweep. Dette signal reflekteres fra produktets overflade, modtages af antennen og sendes til elektronikken med en tidsforsinkelse (t).
Den modtagne frekvens afviger fra den udsendte frekvens, og forskellen (Δf) er proportional med ekkokurven. Den anvender Fourier-transformationen i et spektrum, som vist her:
Frekvensmoduleret kontinuerlig bølge (FMCW)
Enheden bestemmer niveauet ved at beregne forskellen mellem tankens højde og den målte afstand. Selvom denne metode er mere kompleks end ToF-tilgangen, håndteres alle beregninger internt i enheden, hvilket sikrer nøjagtige resultater uden ekstra indsats.
Frekvensbånd
Det er vigtigt at have kendskab til frekvensbåndene eller at kontakte en ekspert med henblik på at afgøre, hvilken løsning der passer bedst til dit behov. Berøringsfrie niveausensorer fås i fire forskellige bånd, hvoraf de fleste arbejder ved 6 GHz, 10 GHz eller 26 GHz.
For nylig er radarsensorer med 80 GHz-kapacitet kommet på markedet. Det giver betydelige fordele for procesinstallationer, især i applikationer hvor traditionelle radartransmittere kræver mere plads af hensyn til strålevinklen.
Hvilket frekvensbånd er bedst til din proces? Svaret afhænger af flere applikationsspecifikke faktorer. Du kan enten foretage detaljerede undersøgelser eller give dine procesdata til en ekspert for at få vejledning – førstnævnte løsning sikrer grundighed, mens sidstnævnte løsning sikrer hastighed.
Overvågning af IIoT-niveau
IIoT-radarsensorer repræsenterer den seneste generation af kompakte niveaumålere. Modeller som Micropilot FWR30 fra Endress+Hauser er designet med henblik på nem installation i små tanke og kan flyttes efter behov.
Denne portabilitet muliggøres af batteristrøm og trådløs kommunikation, så tankene kan flyttes til ethvert sted med internetadgang og samtidig opretholde kontinuerlig datatransmission.
Yderligere funktioner omfatter lokal sporing, konfigurerbare minimums- og maksimumstærskler og automatiske advarsler, når målingerne ændres. Disse sensorer, der arbejder ved 80 GHz, er ideelle til små beholdere og giver pålidelige og nøjagtige målinger selv i applikationer med begrænset plads.
Cloud-baserede IIoT-radarenheder som f.eks. Micropilot FWR30 kan konfigureres med nogle få enkle trin. Når den er sat op, er der adgang til alle måledata fra en smartphone, bærbar computer eller tablet. Supplerende tjenester som dem, der leveres af Netilion IIoT-økosystemet, giver avancerede funktioner, herunder dashboards, historiske data, kortlægning, meddelelser og meget mere.
