Волноводное измерение уровня
Автор статьи:
Алексей Семин — эксперт, инженер, специалист компании АО «Приборотехника» с опытом более 10 лет по подбору и внедрению комплексных решений для автоматизации технологических процессов, подготовил обзор по волноводному измерению уровня в различных открытых и закрытых емкостях.
Содержание
Принцип работы
Направляемое волноводное измерение уровня или TDR (Time Domain Reflectometry) получило развитие благодаря телекоммуникационной кабельной индустрии, где этот принцип использовался для детектирования разрывов в кабельных сетях. При передаче импульса по кабелю время прохождения обратного сигнала благодаря импедансу меняется для открытого или короткозамкнутого кабеля (т.е. меняется дистанция). Этот метод используется в измерениях уровня сыпучих и жидких материалов хранящихся в разных закрытых и открытых емкостях.
Волноводное измерение уровня жидкостей:
Волноводное измерение уровня сыпучих материалов:
| Преимущества | Недостатки |
|
|
TDR отличается от традиционного бесконтактного радарного уровнемера тем, что микроимпульсы излучаются в широком диапазоне частот. TDR технология использует электромагнитные микроимпульсы, которые проходят по тросу (волноводу) и отражаются от границы резкого изменения диэлектрической постоянной. При измерении уровня это изменение диэлектрической постоянной означает границу между воздухом и продуктом. Важно, что излучаемые импульсы имеют очень низкую мощность и сконцентрированы вдоль зонда, таким образом, излучаемая энергия почти не теряется. Это означает, что сила отраженного сигнала (амплитуда) будет почти одинаковой независимо от того, находится ли уровень продукта в трех или десяти метрах от фланца.
В отличие от метода огибающей кривой, применяемого в ультразвуковых и микроволновых технологиях, в рамках TDR технологии каждый кабельный зонд, независимо от его длины, разбит на 512 дискретных точек. Каждая точка на зонде считывается на предмет отражения импульса. Информация, накопленная в течение цикла считывания, обрабатывается и преобразуется в информацию об уровне. Другое отличие TDR технологии от бесконтактных радарных уровнемеров заключается в том, что зондирующий импульс, кроме основного эхосигнала от уровня продукт: посылает обратно большее число отраженных импульсов. Также детектируется арматура, возможно установленная в емкости, и конец кабельного зонда. Волноводные уровнемеры способны непрерывно измерять уровень жидких и сыпучих продуктов с диэлектрической проницаемостью 1,4 и выше. Волноводные уровнемеры не подвержены ни влиянию влажности или изменений состава, ни воздействию температуры и давления.
Использование
Волноводные уровнемеры используются в бункерах, силосах, резервуарах и различных открытых и закрытых емкостях с жидкими и сыпучими продуктами. Даже в порошках, таких как зольная пыль или цемент, наравне с зернами, гранулами и хлопьями, достигается хорошая работа прибора, а также в случае, если относительная диэлектрическая проницаемость низкая (2,1 для сыпучих материалов и 1,4 для жидкостей с использованием специального коаксиального зонда).
Даже в высоких и узких бункерах или бункерах специальной формы со ступеньками или препятствиями данные волноводные уровнемеры хорошо измеряют уровень хранящихся продуктов. Также они подходят для использования в пыльных продуктах, например, опилки, хлопок и другие сыпучих материалы.
Установка
Прибор крепится на крыше емкости с резьбы или фланца, в открытых резервуарах можно крепить с помощью монтажного кронштейна. Чтобы избежать ошибочных изменений импеданса, трос должен быть свободно подвешен на расстоянии не меньше 30 см от стенки или других объектов находящихся в емкости, помимо самого продукта измерения.
Подробнее со всеми уровнемерами, можно ознакомиться в разделе «Уровнемеры»
