La costante dielettrica (permessività relativa, εr) del mezzo determina quanto del segnale radar si riflette all'antenna. Media con εr > 3.6 riflettere fortemente e sono obiettivi facili; basso-εr Gli idrocarburi (in genere 1.4–4.0) riflettono solo una piccola frazione del segnale e richiedono radar a onde guidate o radar ad alta frequenza (80 GHz) senza contatto per una misurazione affidabile comune affermano che “i liquidi costanti dielettrici non possono essere misurati dal radar” è quindi solo in parte vero — quali cambiamenti è il radar specificato.
Se non sei familiare con la costante dielettrica, si prega di guardare questo video per aiutarvi a capire le basi.
https://www.youtube.com/watch?v=4hpLxJYEBHA&t
Ciò che è costante dielettrico (εr)?
costante dielettrica, più precisamente relativa autorizzazione, descrive come un materiale risponde a un campo elettrico applicato: quanto carica memorizza per tensione unitaria rispetto al vuoto. Per la misurazione a livello radar, è importante per un motivo — la dimensione della riflessione sulla superficie media è regolata dalla contrasto in permesso tra il mezzo e l'aria (o il vapore) sopra di esso. Un grande contrasto produce un forte eco; un piccolo contrasto produce un debole.
Le due estremità della scala pratica:
- Alto εr (polare, conduttivo): acqua e soluzioni acquose, acidi e basi. εr per l'acqua è di circa 80 a temperatura ambiente, quindi la superficie si comporta quasi come uno specchio radar.
- basso εr (non polare): idrocarburi, solventi e gas liquefatti. Il benzene è circa 2,3 e n-esano intorno a 1.9, quindi la maggior parte del polso passa nel mezzo invece di tornare.
Gruppi di settore media in tre bande, che è una scorciatoia utile quando legge una scheda specifica: non polare (RIDE)r < 2.8), debole polare (2.8 ≤ εr ≤ 3.6) e polare polare polare (RIDE)r > 3.6).
Dielettrico costante e Raso Tipo Radar
La tabella sottostante coppie tipiche εr valori con la tecnologia radar che misura ogni mezzo in modo affidabile. I valori sono relativa autorizzazione a circa 20 °C.
| Medio | εr (tipico) | Metodo di misura consigliato |
|---|---|---|
| Acqua | ≈ 80 | radar non contatto — eco forte, caso più semplice |
| Acidi / soluzioni caustiche (conduttive) | ≈ 40–80 | radar non contatto con un'antenna compatibile con corrosione (PTFE / flangia) |
| Metanolo, etanolo, acetone | ≈ 20–33 | radar senza contatto, standard 80 GHz |
| Alcoli/solventi | ≈ 15–25 | radar senza contatto; onde guidate dove agitazione o ugello stretto limita il fascio |
| Acido acetico | ≈ 6.2 | radar non contatto (80 GHz raccomandato) |
| Oli, commestibili e oli di processo | ≈ 2–5 | 80 radar non contatto GHz, o radar a onde guida dove è disponibile un pozzo di bloccaggio |
| Idrocarburi/gasolina/benzene | ≈ 1.8–2.3 | radar a onde guidate (migliore segnale), o 80 radar non contatto GHz |
| Gas di petrolio liquefatto, No. 4 solvente | ≈ 1.4–1.8 | Solo radar a onde guidate |
| Polveri e solidi (polvere) | varia ampiamente | 80 radar non contatto GHz; onda guidata se l'accumulo sulla sonda può essere tollerato |
Liquidi comuni e la loro permissività relativa
Per i lavori di riferimento, l'elenco più lungo di seguito copre i solventi che generano la maggior parte delle richieste di misura di livello. I valori sono relativa autorizzazione a temperatura ambiente.
| Liquidazione | εr |
|---|---|
| Acqua (acqua) H2O) | 78.5 |
| Acido formico (HCOOH) | 58.5 |
| N, N-dimetilformamide (DMF) | 36.7 |
| Metanolo (CH3OH) | 32.7 |
| Etanolo (C2H5OH) | 24.5 |
| Acetone (CH)3CO3) | 20.7 |
| n-Hexanol | 13.3 |
| Acido acetico | 6.15 |
| Benzene (C)6H6) | 2.28 |
| Tetracloruro di carbonio (CCl4) | 2.24 |
| N-Hexane (C6H14) | 1.88 |
| No. 4 solvente | 1.78 |
Come?r Affects Guided-Wave Radar
Il radar a onde guidate invia un impulso a bassa energia lungo una sonda (cavo di acciaio o asta). Al bordo sonda/medio, il cambiamento nella costante dielettrica riflette parte del polso posteriore; il resto continua giù la sonda. Poiché l'impulso è guidato piuttosto che irradiato, l'eco non dipende da una superficie piana o da un fascio largo — motivo per cui l'onda guidata affronta con turbolenza, superfici inclinate e ε molto bassor media che avrebbero sconfitto un'unità senza contatto.
Pratiche bande per la selezione delle onde guidate:
- Prodotti petroliferi e idrocarburi nel servizio petrolchimico: 1.4 ≤ εr ≤ 4.0
- Alcoli, solventi organici e miscele olio-acqua: 4.0 ≤ εr ≤ 10.0
- Liquidi conduttivi come soluzioni acquose, acidi diluiti e basi: εr > 10.0
Il radar a onde guidate può anche misurare un'interfaccia gas/liquido, gas/solido o liquido/liquido, che è la soluzione standard per il rilevamento dei limiti dell'olio-acqua in separatori e sump.
Come?r Affetti non legati Radar
Radia radar non-contatti da un'antenna e si basa sulla riflessione dalla superficie del prodotto. Più alta è la costante dielettrica, più forte è la riflessione — e, tutto il resto è uguale, più lungo la gamma si può raggiungere. Più lontano il bersaglio, più segnale è perso per la diffusione e l'attenuazione del fascio, quindi un basso-εr medium deve essere più vicino all'antenna per la stessa affidabilità.
Il moderno radar 80 GHz (millimetre-wave) risolve in gran parte la limitazione storica: un range di segnale dinamico molto più grande e un raggio più stretto e concentrato significa media a basso-εr può essere misurato più stabilmente rispetto agli strumenti più vecchi di 26 GHz. La nostra gamma di sensori a livello radar da 80 GHz è specificata esattamente per questo dovere — ad esempio, il sensore di livello radar KLD804 raggiunge l'accuratezza di ±2 mm con una zona minima cieca di 0,05 m, ed è espressamente progettato per tenere la misura su supporti costanti, aderenza e condensazione dielettrica bassi.
Misurazione Low-εr Media (εr < 2.5): 80 GHz vs Onda Guidata
Sotto circa εr = 2.5, la riflessione è abbastanza debole che la scelta dello strumento smette di essere una preferenza e diventa un vincolo. Le due opzioni possibili hanno diversi confini:
| Situazione | Scegli | Perché? |
|---|---|---|
| εr 1.8–2.5, liquido pulito, ugello grande, nessun accumulo su una sonda | 80 radar non contatto GHz | Millimetre-wave gamma dinamica recupera l'eco debole; nulla contatta il prodotto |
| εr 1.4–1.8 o è disponibile una camera di passaggio/bene immobile | radar a onde guidate | Il polso è guidato lungo la sonda, quindi la perdita del percorso è minima e la riflessione debole è ancora rilevabile |
| Superficie turbolenta, schiuma o un livello liquido fortemente inclinato | radar a onde guidate | L'eco non dipende da una superficie piana e orizzontale |
| Supporti aggressivi, servizio igienico, o accumulo che potrebbero fallire una sonda | 80 radar non contatto GHz | Nessuna sonda bagnata per pulire o corrodere |
| Interfaccia liquida/liquida (olio-acqua) | radar a onde guidate | Risolve la riflessione dell'interfaccia, non solo la superficie superiore |
| Silo alto con solidi polverosi, gamma molto lunga | 80 radar non contatto GHz | Trave stretta e gamma dinamica elevata, non influenzata da polvere e condensazione |
Se un serbatoio non ha un ugello adatto per 80 GHz radar non contatto né un pozzo di bloccaggio per una sonda, l'alternativa pratica è quella di cambiare il principio di misura del tutto piuttosto che accettare una lettura radar inaffidabile — uno strumento capacitivo o idrostatico può essere la risposta ingegneristica corretta.
Misura dell'interfaccia: Che cosa εr Richiesta
Sia il radar guidato-onda e non-contatto può misurare un'interfaccia seguendo la porzione del polso che non si riflette sulla superficie superiore fino al prodotto inferiore. I requisiti sono più severi che per un livello semplice:
- radar a onde guidate: il mezzo superiore è tipicamente richiesto per essere di almeno 10-20 cm di spessore in modo che i due eco possono essere risolti; il mezzo superiore εr dovrebbe essere inferiore a circa 3 e inferiore sopra circa 20, con una differenza maggiore di 10.
- radar non contatto: le costanti dielettriche di entrambi i prodotti devono essere conosciute e stabili, e la differenza tra loro deve essere maggiore di circa 6.
- In entrambi i casi, la misura si degrada se lo strato superiore è emulsionato, se il suo spessore varia rapidamente, o se la schiuma si trova a entrambi i confini.
Scegliere il Radar giusto per il vostro liquido
Un breve riassunto di selezione: le soluzioni acquatiche e acquose sono il caso facile — i radar non contatto standard li gestisce. Solventi e oli leggeri siedono nella fascia centrale e generalmente vogliono 80 GHz. Gli idrocarburi e i gas liquefatti sono il caso duro e di solito vogliono l'onda guidata. Se il serbatoio è remoto e il cablaggio è il vincolo piuttosto che il mezzo, un sistema radar wireless cambia l'economia di installazione — vedere il nostro 433 soluzione tecnica radar wireless M, e per il confronto testa a testa tra le due tecnologie leggere 80 radar GHz vs radar a onde guida. Il catalogo completo si trova sotto sensori di livello radar, con modelli guidati in una categoria dedicata.
FAQ
D: Qual è la costante dielettrica minima che un radar non contatto può misurare?
A: I produttori tipicamente specificano un minimo di circa εr 1.5-2 per radar non contatto. Sotto questo, il radar guidato-onda è la tecnologia consigliata, perché il polso è guidato lungo una sonda piuttosto che irradiato attraverso l'aria.
D: Che differenza costante dielettrica è necessaria per la misurazione dell'interfaccia olio-acqua?
A: Il radar a onde guidate richiede tipicamente il mezzo superiore sottostante circa εr 3 e inferiore sopra circa 20, con una differenza maggiore di 10; radar non contatto richiede una differenza maggiore di circa 6. Entrambi i media devono aver conosciuto, costanti dielettriche stabili.
D: La schiuma influisce sulla misurazione del livello del radar sui liquidi a basso livello?
A: Si'. La schiuma aggiunge un secondo strato riflettente diffuso e attenua il segnale prima di raggiungere la superficie reale. Su basso-εr media, il margine è già sottile, quindi il radar a onde guida — il cui eco non dipende da una superficie piana — è normalmente la scelta più sicura.
D: Qual è la costante dielettrica dell'acqua?
A: L'acqua ha un'elevata produttività relativa di circa 80 a temperatura ambiente, che dà un'eco radar molto forte e lo rende il mezzo comune più semplice da misurare.
Bibliografia
- Vega, Misurazione del livello radar — le note tecnologiche sul radar a onda non contaminata e guidata.
- Endress+Hauser, Misurazione del livello radar — requisiti costanti dielettrici e misurazione dell'interfaccia.
- Emerson, Strumento di misura di livello — orientamento di domanda.
- CRC Manuale di Chimica e Fisica — fonte dei relativi valori di autorizzazione tabulati sopra.
- Kacise, Sensore di livello radar KLD804 80 GHz Scheda tecnica.
