Hladina je jedným z dôležitých cieľových parametrov monitorovania priemyselných procesov. Pri kontinuálnom meraní hladiny v rôznych nádržiach, silách, bazénoch atď. je ťažké mať hladinomery, ktoré dokážu splniť všetky pracovné podmienky kvôli širokej škále terénnych podmienok.
Medzi nimi sa radarové a ultrazvukové hladinomery široko používajú v bezkontaktných meracích prístrojoch. Aký je teda rozdiel medzi radarovým hladinomerom a ultrazvukovým hladinomerom? Aký je princíp týchto dvoch druhov merania? Aké sú výhody radarového hladinomeru a ultrazvukového hladinomeru?
Po prvé, ultrazvukový hladinomer
Zvukovú vlnu s frekvenciou vyššou ako 20 kHz všeobecne nazývame ultrazvukovou vlnou. Ultrazvuková vlna je druh mechanickej vlny, teda mechanické vibrácie v elastickom prostredí počas procesu šírenia. Vyznačuje sa vysokou frekvenciou, krátkou vlnovou dĺžkou, malým difrakčným javom a dobrou smerovosťou, môže sa stať lúčom a šíriť sa smerom.
Ultrazvukový útlm v kvapalinách a pevných látkach je veľmi malý, takže penetračná schopnosť je silná, najmä vo svetlých nepriehľadných pevných látkach. Ultrazvuk môže preniknúť desiatky metrov na dĺžku, naraziť na nečistoty alebo rozhrania a mať výrazný odraz, čo sa používa na meranie hladiny ultrazvukom.
V technológii ultrazvukovej detekcie, bez ohľadu na druh ultrazvukového prístroja, je potrebné premeniť elektrickú energiu na ultrazvukové vyžarovanie a potom ju prijať späť na elektrické signály. Zariadenie na vykonanie tejto funkcie sa nazýva ultrazvukový menič, tiež známy ako sonda.
Počas prevádzky je ultrazvukový menič umiestnený nad meraným objektom a vysiela ultrazvukové vlny smerom nadol. Ultrazvuková vlna prechádza vzduchom, odráža sa späť pri kontakte s povrchom meraného objektu a je prijímaná meničom a premieňaná na elektrický signál. Po detekcii tohto signálu ho elektronická detekčná časť premení na signál hladiny pre zobrazenie a výstup.
Dva, radarový hladinomer
Prevádzkový režim radarového hladinomeru je rovnaký ako režim ultrazvukového hladinomeru a radarový hladinomer tiež používa režim vysielania – odrazu – príjmu. Rozdiel je v tom, že meranie radarového ultrazvukového hladinomeru sa spolieha hlavne na ultrazvukový menič, zatiaľ čo radarový hladinomer sa spolieha na vysokofrekvenčnú hlavicu a anténu.
Ultrazvukové hladinomery využívajú mechanické vlny, zatiaľ čo radarové hladinomery využívajú elektromagnetické vlny s ultravysokými frekvenciami (niekoľko G až desiatky G Hertzov). Elektromagnetické vlny sa šíria rýchlosťou svetla a čas ich prenosu je možné pomocou elektronických súčiastok previesť na signál hladiny.
Ďalším bežným radarovým hladinomerom je hladinomer s riadenou vlnou.
Radarový hladinomer s vedenou vlnou je radarový hladinomer založený na princípe časovej reflektometrie (TDR). Elektromagnetický impulz radarového hladinomeru sa šíri pozdĺž oceľového lana alebo sondy rýchlosťou svetla. Keď narazí na povrch meraného média, časť impulzu radarového hladinomeru sa odrazí a vytvorí ozvenu, ktorá sa po rovnakej dráhe vráti k zariadeniu na spustenie impulzov. Vzdialenosť medzi vysielačom a povrchom meraného média je úmerná času šírenia impulzu, počas ktorého sa vypočíta výška hladiny kvapaliny.
Po tretie, výhody a nevýhody radarového a ultrazvukového hladinomeru
1. Presnosť ultrazvuku nie je taká dobrá ako pri radare;
2. Vzhľadom na vzťah medzi frekvenciou a veľkosťou antény je radarový hladinomer s vyššou frekvenciou menší a ľahšie sa inštaluje;
3. Pretože radarová frekvencia je vyššia, vlnová dĺžka je kratšia a dochádza k lepšiemu odrazu na naklonených pevných povrchoch;
4. Slepá oblasť radarového merania je menšia ako pri ultrazvukovom meraní;
5. Vďaka vyššej radarovej frekvencii je uhol radarového lúča malý, energia je koncentrovaná a schopnosť ozveny je zvýšená, čo prispieva k zabráneniu rušenia;
6. V porovnaní s ultrazvukovými hladinomermi využívajúcimi mechanické vlny nie je radar v podstate ovplyvnený vákuom, vodnou parou vo vzduchu, prachom (okrem grafitu, ferozliatin a iného vysoko dielektrického prachu), zmenami teploty a tlaku;
Čas uverejnenia: 18. septembra 2023