The dielectric constant (relative permittivity, εr) del medio determina cuánto de la señal de radar se refleja a la antena. Media with εr :: El título 3.6 refleja firmemente y son objetivos fáciles;r hidrocarburos (típicamente 1.4-4,0) reflejan sólo una pequeña fracción de la señal y requieren radar de onda guía o radar de alta frecuencia (80 GHz) para una medición fiable común afirma que “los líquidos constantes dieléctricos bajos no pueden ser medidos por radar” es, por lo tanto, sólo parcialmente cierto: qué cambios es qué radar especifica.
Si no está familiarizado con la constante dieléctrica, por favor observe este vídeo para ayudarle a entender los conceptos básicos.
https://www.youtube.com/watch?v=4hpLxJYEBHA&t
Lo que es constante dieléctrico (εr)?
Constante dieléctrico, más precisamente relativa, describe cómo un material responde a un campo eléctrico aplicado: cuánto carga almacena por voltaje de unidad en comparación con el vacío. Para la medición a nivel de radar, importa por una razón: el tamaño de la reflexión en la superficie media se rige por la contraste en la permitibilidad entre el medio y el aire (o vapor) sobre él. Un contraste grande produce un eco fuerte; un pequeño contraste produce uno débil.
Los dos extremos de la escala práctica:
- High εr (polar, conductive): agua y soluciones acuosas, ácidos y bases. εr para el agua es alrededor de 80 a temperatura ambiente, por lo que la superficie se comporta casi como un espejo de radar.
- Low εr (no polar): hidrocarburos, disolventes y gases licuados. Benzene es alrededor de 2.3 y n-hexano alrededor de 1.9, por lo que la mayoría del pulso pasa al medio en lugar de regresar.
Grupos industriales median en tres bandas, que es un atajo útil al leer una hoja de especificación: no polar (ε)r < 2.8), débilmente polar (2.8 ≤ εr ≤ 3.6), y polar (ε)r > 3.6).
Dielectric Constant and Recommended Radar Type
La tabla abajo pares típico εr valores con la tecnología de radar que mide cada medio de forma fiable. Los valores son una relativa permittividad a aproximadamente 20 unidadesbsp; °C.
| Medio | εr (típico) | Método de medición recomendado |
|---|---|---|
| Agua | Entendido 80 | radar no contacto — fuerte eco, caso más fácil |
| Ácidos / soluciones causticas (conductivas) | Entendido 40-80 | radar no contacto con una antena compatible con corrosión (PTFE / brida) |
| Metanol, etanol, acetone | Entendido 20-33 | radar no contacto, nivel 80 |
| Alcoholes/solventes | Entendido 15–25 | radar no contacto; onda guiada donde la agitación o una boquilla estrecha limita el haz |
| Ácido acético | ■ 6.2 | radar no contacto (80 p.bsp;GHz recomendado) |
| Aceites comestibles y aceites de proceso | Entendido 2-5 | 80 dmbsp; radar no contacto de GHz, o radar de onda guía donde se dispone de un pozo de quietud |
| Hidrocarburos/gasolina/benceno | ■ 1.8–2.3 | radar de onda guía (mejor señal), o 80 curvanbsp; radar no contacto |
| Gas licuado de petróleo, No 4 solvente | Entendido 1.4–1.8 | radar de onda guía solamente |
| Polvos y sólidos (industria) | en general | 80 cúmulo; radar no contacto de GHz; onda guiada si se puede tolerar la acumulación en la sonda |
Líquidos comunes y su permiso relativo
Para el trabajo de referencia, la lista más larga a continuación cubre los solventes que generan la mayoría de las investigaciones de medición de nivel. Los valores son una relativa autorización a temperatura ambiente.
| Liquid | εr |
|---|---|
| Agua (agua) H2O) | 78.5 |
| Ácido formico (HCOOH) | 58.5 |
| N,N-dimetilformamide (DMF) | 36.7 |
| Metanol (CH)3OH) | 32.7 |
| Ethanol (C2H5OH) | 24.5 |
| Acetone (CH)3COCH3) | 20.7 |
| n-Hexanol | 13.3 |
| Ácido acético | 6.15 |
| Benzene (C6H6) | 2.28 |
| Tetracloruro de carbono (CCl4) | 2.24 |
| n-Hexano (C6H14) | 1.88 |
| No 4 solvente | 1.78 |
How εr Afectos Radar guía de agua
El radar de onda guía envía un pulso de baja energía a una sonda (por cable de acero o varilla). En el límite de sonda/media, el cambio de constante dieléctrica refleja parte de la espalda del pulso; el resto continúa por debajo de la sonda. Debido a que el pulso se guía en lugar de irradiar, el eco no depende de una superficie plana o de una viga amplia, por lo que la onda guía se enfrenta a la turbulencia, superficies inclinadas y ε muy bajor medios que derrotarían a una unidad de no contacto.
Bandas prácticas para la selección de ondas guiadas:
- Productos de petróleo e hidrocarburos en servicio petroquímico: 1.4 ≤ εr ≤ 4.0
- Alcoholes, disolventes orgánicos y mezclas aceite-agua: 4.0 ≤ εr ≤ 10.0
- Líquidos conductores como soluciones acuosas, ácidos diluidos y bases: εr > 10.0
El radar de onda guía también puede medir una interfaz de gas/liquid, gas/sólido o líquido/líquido, que es la solución estándar para la detección de límites de petróleo-agua en separadores y sumideros.
How εr Afecta a Radar sin contacto
El radar no contacto irradia de una antena y se basa en la reflexión de la superficie del producto. Cuanto más alta sea la constante dieléctrica, más fuerte será la reflexión y, siendo igual, mayor será el alcance que puedas alcanzar. Mientras más el objetivo, más señal se pierde para la propagación del haz y la atenuación, por lo que un bajo εr el medio tiene que estar más cerca de la antena para la misma confiabilidad.
El radar moderno 80 GHz (en onda de milímetro) resuelve en gran medida la limitación histórica: un rango de señal dinámica mucho mayor y un rayo más estrecho y concentrado significa que los medios de bajo εr pueden medirse más estilmente que con instrumentos mayores de 26 GHz. Nuestro rango de sensor de nivel de radar de 80 GHz se especifica exactamente para este deber, por ejemplo, el sensor de nivel de radar KLD804 alcanza la precisión de ±2 mm con una zona ciega mínima de 0.05 m, y está diseñado explícitamente para mantener la medición en medios constantes, adhesión y condensación bajos.
Measuring Low-εr Media (ε)r < 2.5): 80 manzananbsp;GHz vs Guided Wave
A continuación, aproximadamente εr = 2.5, la reflexión es lo suficientemente débil que la elección de instrumentos deja de ser una preferencia y se convierte en una limitación. Las dos opciones viables tienen diferentes límites:
| Situación | Elija | ¿Por qué? |
|---|---|---|
| εr 1.8–2.5, líquido limpio, boquilla grande, sin acumulación en una sonda | 80 contactobsp;GHz non-contact radar | Rango dinámico de onda milimetre recupera el eco débil; nada se pone en contacto con el producto |
| εr 1.4–1.8, o una cámara de bienestar/bepass que se encuentra disponible | radar de onda guía | El pulso se guía a lo largo de la sonda, por lo que la pérdida del camino es mínima y la reflexión débil es todavía detectable |
| Superficie turbulenta, espuma o un nivel líquido fuertemente inclinado | radar de onda guía | El eco no depende de una superficie plana y horizontal |
| Medios agresivos, servicio higiénico o construcción que fomentaría una sonda | 80 contactobsp;GHz non-contact radar | Sin sonda húmeda para limpiar o corroer |
| Interfaz líquido/liquid (oil–agua) | radar de onda guía | Resuelve el reflejo de la interfaz, no sólo la superficie superior |
| Tall silo con sólidos polvorientos, muy largo alcance | 80 contactobsp;GHz non-contact radar | haz estrecho y alto rango dinámico, no afectado por polvo y condensación |
Cuando un tanque no tiene una boquilla adecuada para 80 curvanbsp; radar no contacto de GHz ni un pozo de quietud para una sonda, la alternativa práctica es cambiar el principio de medición en conjunto en lugar de aceptar una lectura de radar no fiable — un instrumento capacitivo o hidrostático puede ser la respuesta correcta de ingeniería.
Medición de la interfaz: Qué εr Requisitos
Tanto el radar de onda guía como el radar no contacto pueden medir una interfaz siguiendo la parte del pulso que no se refleja en la superficie superior hasta el producto inferior. Los requisitos son más estrictos que para un nivel simple:
- radar de onda guía: el médium superior se requiere normalmente para tener al menos 10–20 cm de espesor para que los dos ecos puedan ser resueltos; el ε medio superiorr debe estar por debajo de aproximadamente 3 y el inferior por encima de alrededor de 20, con una diferencia superior a 10.
- radar no contacto: las constantes dieléctricas de ambos productos deben ser conocidas y estables, y la diferencia entre ellos debe ser mayor que alrededor de 6.
- En ambos casos, la medición se degrada si la capa superior se emulsiona, si su espesor varía rápidamente, o si la espuma se encuentra en cualquiera de los límites.
Elegir el radar adecuado para su líquido
Un breve resumen de selección: el agua y las soluciones acuosas son el caso fácil: el radar estándar no contacto los maneja. Solvents y aceites ligeros se sientan en la banda media y generalmente quieren 80 plombsp;GHz. Los hidrocarburos y los gases licuados son el caso difícil y generalmente quieren onda guiada. Si su tanque es remoto y el cableado es la limitación más que el medio, un esquema de radar inalámbrico cambia la economía de instalación — vea nuestra 433 pulsanbsp;M solución técnica de radar inalámbrico, y para la comparación de cabeza a cabeza entre las dos tecnologías leídas 80 contactobsp;GHz radar vs led-wave radar. El catálogo completo se encuentra bajo sensores de nivel por radar, con modelos de onda guía en un categoría especial.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la mínima constante dieléctrica que un radar no contacto puede medir?
A: Los fabricantes suelen especificar un mínimo de aproximadamente εr 1.5–2 para radar no contacto. Debajo de eso, el radar de onda guía es la tecnología recomendada, ya que el pulso se guía a lo largo de una sonda en lugar de radiarse a través del aire.
P: ¿Qué diferencia constante dieléctrica es necesaria para la medición de la interfaz de agua y aceite?
A: El radar de onda guía normalmente necesita el medio superior inferior al εr 3 y el más bajo sobre 20, con una diferencia superior a 10; el radar no contacto requiere una diferencia mayor que alrededor de 6. Ambos medios deben haber sabido, constantes dieléctricas estables.
P: ¿La espuma afecta la medición del nivel de radar en líquidos de bajo εr?
A: Sí. Foam añade una segunda capa reflexiva difusa y atenua la señal antes de que llegue a la superficie real. On low-εr medios de comunicación, el margen ya es delgado, por lo que el radar de onda guía — cuyo eco no depende de una superficie plana— es normalmente la opción más segura.
P: ¿Cuál es la constante dieléctrica del agua?
A: El agua tiene una alta autorización relativa de unos 80 a temperatura ambiente, lo que da un eco de radar muy fuerte y lo hace el medio más fácil de medir.
Referencias
- Vega, Medición del nivel de radar - notas tecnológicas sobre el radar de no contacto y onda guía.
- Endress+Hauser, Medición del nivel de radar — requerimientos constantes dieléctricos y medición de interfaz.
- Emerson, Instrumentación de medición de nivel - orientación para la aplicación.
- CRC Handbook of Chemistry and Physics — source of the relative permittivity values tabulated above.
- Kacise, Sensor de nivel de radar KLD804 80 GHz hoja de datos.
