La constante diélectrique (permis relative,r) du milieu détermine la quantité du signal radar réfléchie à l'antenne. Médias avec εr > 3.6 reflètent fortement et sont des cibles faciles;r les hydrocarbures (typiquement 1,4–4,0) ne reflètent qu'une petite fraction du signal et nécessitent radar à ondes guidées ou radar à haute fréquence (80 GHz) sans contact Pour une mesure fiable, l'affirmation commune selon laquelle les liquides constants diélectriques faibles ne peuvent pas être mesurés par radar est donc en partie vraie — quels sont les changements que vous spécifiez.
Si vous n'êtes pas familier avec la constante diélectrique, veuillez regarder cette vidéo pour vous aider à comprendre les bases.
https://www.youtube.com/watch?v=4hpLxJYEBHA&t
Qu'est-ce que la constante diélectriquer)?
Constante diélectrique, plus précisément autorisation relative, décrit comment un matériau réagit à un champ électrique appliqué: combien de charge il stocke par unité de tension par rapport au vide. Pour la mesure au niveau du radar, il importe pour une raison — la taille de la réflexion à la surface moyenne est régie par la contraste de la capacité entre le milieu et l'air (ou la vapeur) au-dessus. Un grand contraste produit un fort écho; un petit contraste produit un faible.
Les deux extrémités de l'échelle pratique:
- Élevér (polaire, conducteur): solutions aqueuses, acides et bases. εr pour l'eau est d'environ 80 à la température ambiante, donc la surface se comporte presque comme un miroir radar.
- Faibler (non-polaire): hydrocarbures, solvants et gaz liquéfiés. Le benzène est autour de 2,3 et le n-hexane autour de 1,9, donc la plupart de l'impulsion passe dans le milieu au lieu de revenir.
L'industrie regroupe les médias en trois bandes, ce qui est un raccourci utile pour lire une feuille de spécifications : non polaire (ε)r etlt; 2.8), faiblement polaire (2,8 ≤ ε)r ≤ 3,6), et polaire (ε)r > 3.6).
Type de radar diélectrique constant et recommandé
Tableau ci-dessousr valeurs avec la technologie radar qui mesure de façon fiable chaque milieu. Les valeurs sont la capacité relative à environ 20 °C.
| Moyen | εr (typique) | Méthode de mesure recommandée |
|---|---|---|
| Eau | 80 | Radar sans contact — fort écho, cas le plus facile |
| Acides/solutions caustiques (conductrices) | 40-80 | Radar sans contact avec une antenne compatible avec la corrosion (PTFE / bride) |
| Méthanol, éthanol, acétone | 20–33 | radar sans contact, standard 80 GHz |
| Alcools et solvants | 15-25 | Radar sans contact; onde guidée où l'agitation ou une buse étroite limite le faisceau |
| Acide acétique | 6.2 | radar sans contact (80 GHz recommandé) |
| Huiles comestibles et huiles de transformation | 2-5 | 80 GHz radar sans contact, ou radar à ondes guidées où un puits de stèlement est disponible |
| Hydrocarbures/essence/benzène | - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - | radar à ondes guidées (meilleur signal), ou radar sans contact 80 GHz |
| Gaz de pétrole liquéfié, solvant no 4 | 1.4 à 1.8 | radar à ondes guidées seulement |
| Poudres et matières solides (poussières) | varie considérablement | 80 GHz radar sans contact; onde guidée si l'accumulation sur la sonde peut être tolérée |
Liquides communs et leur capacité relative
Pour les travaux de référence, la liste plus longue ci-dessous couvre les solvants qui génèrent la plupart des enquêtes de mesure de niveau. Les valeurs sont la capacité relative à la température ambiante.
| Liquide | εr |
|---|---|
| Eau ( H2O) | 78.5 |
| Acide formique (HCOOH) | 58.5 |
| N,N-diméthylformamide (DMF) | 36.7 |
| Méthanol (CH)3OH) | 32.7 |
| Éthanol (C)2H5OH) | 24.5 |
| Acétone (CH3COCH3) | 20.7 |
| n-hexanol | 13.3 |
| Acide acétique | 6.15 |
| Benzène (C6H6) | 2.28 |
| tétrachlorure de carbone (CCl)4) | 2.24 |
| n-hexane (C6H14) | 1.88 |
| No 4 solvant | 1.78 |
Commentr Atteint le radar à voile guidée
Le radar à ondes guidées envoie une impulsion basse énergie vers le bas d'une sonde (câble d'acier ou tige). À la limite de la sonde/moyen, la variation de la constante diélectrique reflète une partie de l'impulsion; le reste continue vers le bas de la sonde. Parce que l'impulsion est guidée plutôt que rayonnée, l'écho ne dépend pas d'une surface plane ou d'un large faisceau — c'est pourquoi l'onde guidée fait face à la turbulence, aux surfaces inclinées et à une très faible εr les médias qui défait une unité sans contact.
Bandes pratiques pour la sélection des ondes guidées :
- Produits pétroliers et hydrocarbures dans le service pétrochimique: 1,4 ≤ εr ≤ 4,0
- Alcools, solvants organiques et mélanges huile-eau: 4,0 ≤ εr ≤ 10,0
- Liquides conducteurs tels que solutions aqueuses, acides dilués et bases:r > 10.0
Le radar à ondes guidées peut également mesurer une interface gaz/liquide, gaz/solide ou liquide/liquide, qui est la solution standard pour la détection des limites de l'eau-pétrole dans les séparateurs et les puisards.
Commentr Effets sur le radar sans contact
Le radar sans contact rayonne d'une antenne et repose sur la réflexion de la surface du produit. Plus la constante diélectrique est élevée, plus la réflexion est forte — et, tout le reste étant égal, plus la portée est longue. Plus la cible est grande, plus le signal est perdu à la propagation du faisceau et l'atténuation, donc un faible-εr support doit être plus proche de l'antenne pour la même fiabilité.
Le radar moderne à 80 GHz (millimètres-ondes) résout en grande partie la limite historique : une plage de signaux dynamiques beaucoup plus grande et un faisceau moyen plus étroit et plus concentré peuvent être mesurés de façon plus stable qu'avec les anciens instruments à 26 GHz. Notre gamme de capteurs de niveau radar de 80 GHz est spécifiée pour exactement cette fonction — par exemple, le capteur de niveau radar KLD804 atteint une précision de ±2 mm avec une zone aveugle minimale de 0,05 m, et est explicitement conçu pour maintenir la mesure sur des milieux à basse constante diélectrique, l'adhérence et la condensation.
Mesure de faible valeurr Médiasr < 2.5): 80 GHz vs Guidé Wave
En dessousr = 2,5, la réflexion est suffisamment faible que le choix de l'instrument cesse d'être une préférence et devient une contrainte. Les deux options viables ont des limites différentes :
| Situation | Choisissez | Pourquoi |
|---|---|---|
| εr 1.8-2.5, liquide propre, grande buse, aucune accumulation sur une sonde | 80 GHz radar sans contact | La plage dynamique d'onde millimétrique récupère l'écho faible; rien ne contacte le produit |
| εr 1.4–1.8, ou une chambre de puits/de contournement est disponible | radar à ondes guidées | Le pouls est guidé le long de la sonde, donc la perte de chemin est minime et la faible réflexion est encore décelable |
| Surface turbulente, mousse ou niveau liquide fortement incliné | radar à ondes guidées | L'écho ne dépend pas d'une surface plane et horizontale |
| Support agressif, service d'hygiène ou accumulation qui pourrait endommager une sonde | 80 GHz radar sans contact | Pas de sonde mouillée pour nettoyer ou corroder |
| Interface liquide/liquide (huile–eau) | radar à ondes guidées | Résout la réflexion d'interface, pas seulement la surface supérieure |
| Grand silo avec des solides poussiéreux, très longue portée | 80 GHz radar sans contact | Poutre étroite et plage dynamique élevée, non affectée par la poussière et la condensation |
Lorsqu'un réservoir n'a pas de buse adaptée pour un radar sans contact de 80 nbsp;GHz ni de puits fixe pour une sonde, l'alternative pratique consiste à modifier complètement le principe de mesure plutôt que d'accepter une lecture radar peu fiable — un instrument capacitif ou hydrostatique peut être la réponse technique correcte.
Mesure de l'interface: Quoi εr Nécessite
Le radar à ondes guidées et le radar sans contact peuvent mesurer une interface en suivant la partie de l'impulsion qui n'est pas réfléchie à la surface supérieure jusqu'au produit inférieur. Les exigences sont plus strictes que pour le niveau simple:
- radar à ondes guidées: le milieu supérieur doit généralement avoir une épaisseur d'au moins 10 à 20 cm pour que les deux échos puissent être résolus; le milieu supérieur εr devrait être inférieure à 3 et inférieure à 20, avec une différence supérieure à 10.
- radar sans contact: les constantes diélectriques des deux produits doivent être connues et stables, et la différence entre elles doit être supérieure à environ 6.
- Dans les deux cas, la mesure se dégrade si la couche supérieure est émulsifiée, si son épaisseur varie rapidement, ou si la mousse se trouve à l'une ou l'autre des limites.
Choisir le bon radar pour votre liquide
Un bref résumé de sélection: l'eau et les solutions aqueuses sont le cas facile — le radar standard sans contact les gère. Solvants et huiles légères s'assoient dans la bande médiane et veulent généralement 80 GHz. Les hydrocarbures et les gaz liquéfiés sont le cas dur et veulent généralement une onde guidée. Si votre réservoir est à distance et le câblage est la contrainte plutôt que le support, un système radar sans fil change l'économie de l'installation — voir notre 433 M solution technique radar sans fil, et pour la comparaison tête à tête entre les deux technologies lire radar de 80 GHz contre radar à ondes guidées. Le catalogue complet se trouve sous capteurs de niveau radar, avec des modèles à ondes guidées dans un catégorie dédiée.
FAQ
Q: Quelle est la constante diélectrique minimale qu'un radar sans contact peut mesurer?
A : Les fabricants spécifient généralement un minimum d'environr 1.5–2 pour radar sans contact. Au-dessous de cela, le radar à ondes guidées est la technologie recommandée, car l'impulsion est guidée le long d'une sonde plutôt que par l'air.
Q: Quelle différence de constante diélectrique est nécessaire pour la mesure de l'interface huile-eau?
A : Le radar à ondes guidées a généralement besoin du milieu supérieur en dessous d'environ εr 3 et le plus bas au-dessus d'environ 20, avec une différence supérieure à 10; radar sans contact nécessite une différence supérieure à environ 6. Les deux milieux doivent avoir connu des constantes diélectriques stables.
Q: La mousse affecte-t-elle la mesure du niveau radar sur les liquides à faible teneur en fer?
A : Oui. La mousse ajoute une seconde couche réfléchissante diffuse et atténue le signal avant qu'il n'atteigne la surface réelle. Sur faibler La marge est déjà mince, donc le radar à ondes guidées — dont l'écho ne dépend pas d'une surface plate — est normalement le choix le plus sûr.
Q: Quelle est la constante diélectrique de l'eau?
A : L'eau a une grande capacité relative d'environ 80 à température ambiante, ce qui donne un écho radar très fort et en fait le moyen le plus facile à mesurer.
Références
- Vega, Mesure du niveau radar — notes techniques sur radar sans contact et à ondes guidées.
- Endress+Hauser, Mesure du niveau radar — besoins en constante diélectrique et mesure de l'interface.
- Emerson, Instruments de mesure de niveau — orientation des applications.
- CRC Handbook of Chemistry and Physics — source des valeurs relatives de permistibilité présentées ci-dessus.
- Kacise, KLD804 Capteur de niveau radar 80 GHz fiche technique.
