Stała dielektryczna (względna tolerancyjność, εr) medium określa ile sygnału radarowego odbija się na antenie. Media z εr > 3.6 odzwierciedlać mocno i łatwe cele; low-εr węglowodory (zazwyczaj 1,4- 4,0) odzwierciedlają tylko niewielką część sygnału i wymagają Radar z falą przewodnią lub radar o wysokiej częstotliwości (80 GHz) niekontaktowy dla wiarygodnego pomiaru wspólnego twierdzenia, że "niskie stałe płyny dielektryczne nie mogą być mierzone za pomocą radaru" jest zatem tylko częściowo prawdziwe - jakie zmiany są tymi, które określa radar.
Jeśli nie jesteś zaznajomiony ze stałą dielektryczną, obejrzyj ten film, aby pomóc Ci zrozumieć podstawy.
https://www.youtube.com/watch?v=4hpLxJYEBHA&t
Co to jest dielektryczny stały (εr)?
Stała dielektryczna, dokładniej względna permitywność, opisuje, jak materiał reaguje na stosowane pole elektryczne: ile ładunku przechowuje na jednostkę napięcia w porównaniu z próżni. Dla pomiaru na poziomie radara, ma znaczenie z jednego powodu - wielkość odbicia na powierzchni średniej jest regulowana przez kontrast permitacyjny między medium a powietrzem (lub parą) nad nim. Duży kontrast wytwarza silne echo; mały kontrast wytwarza słaby.
Dwa końce skali praktycznej:
- Wysokie εr (polarne, przewodzące): roztwory wodne i wodne, kwasy i zasady. εr dla wody jest około 80 w temperaturze pokojowej, więc powierzchnia zachowuje się prawie jak lustro radarowe.
- Niskie εr (niepolarne): węglowodory, rozpuszczalniki i skroplone gazy. Benzen wynosi około 2,3, a n- heksan około 1,9, więc większość pulsu przechodzi do medium zamiast wrócić.
Przemysł grupuje media na trzy zespoły, co jest przydatnym skrótem podczas czytania arkusza specyfikacji: inne niż polarne (εr & lt; 2,8), słabo polarne (2,8 ≤ ε)r ≤ 3,6), oraz polarny (εr > 3.6).
Dielektryczny stały i zalecany typ radaru
Tabela poniżej pary typowe εr wartości z technologią radarową, która mierzy każde medium niezawodnie. Wartości są względną tolerancją przy około 20 & nbsp; ° C.
| Średni | εr (typowy) | Zalecana metoda pomiaru |
|---|---|---|
| Woda | RR80 | Radar niekontaktowy - silne echo, najprostszy przypadek |
| Kwasy / roztwory żrące (przewodzące) | 0, 040 - 80 | Radar niekontaktowy z anteną korozyjną (PTFE / kołnierz) |
| Metanol, etanol, aceton | RR20- 33 | Radar niekontaktowy, standard 80 & nbsp; GHz |
| Alkohole / rozpuszczalniki | RR15- 25 | Radar niekontaktowy; fala z przewodem, w której pobudzenie lub wąska dysza ograniczają wiązkę |
| Kwas octowy | 6. 2 | Radary niekontaktowe (zalecane 80 & nbsp; GHz) |
| Oleje jadalne i oleje procesowe | RR2- 5 | radar niekontaktowy GHz 80 & nbsp; lub radar z falą przewodnią, gdzie dostępna jest studnia szczelinowa |
| Węglowodory / benzyna / benzen | 1, 8- 2, 3 | Radar z falami przewodnimi (najlepszy sygnał) lub radar niekontaktowy GHz 80 & nbsp; |
| Gaz płynny, rozpuszczalnik nr 4 | 1, 4- 1, 8 | Tylko radar z falą przewodnią |
| Pigmenty i substancje stałe (zakurzone) | różni się znacznie | 80 radar niekontaktowy GHz; fala z przewodnikiem, jeśli można tolerować nagromadzenie sondy |
Wspólne płyny i ich względna zdolność
W przypadku prac referencyjnych, poniższy dłuższy wykaz obejmuje rozpuszczalniki, które generują większość badań pomiarów poziomów. Wartości są względną tolerancją w temperaturze pokojowej.
| Płynne | εr |
|---|---|
| Woda (H2O) | 78.5 |
| Kwas mrówkowy (HCOOH) | 58.5 |
| N, N-dimetyloformamid (DMF) | 36.7 |
| Metanol (CH)3Oh) | 32.7 |
| Etanol (C2H5Oh) | 24.5 |
| Aceton (CH)3COCH3) | 20.7 |
| n-Heksanol | 13.3 |
| Kwas octowy | 6.15 |
| Benzen (C6H6) | 2.28 |
| Tetrachlorek węgla (CCl4) | 2.24 |
| n-heksan (C6H14) | 1.88 |
| Nr 4 rozpuszczalnik | 1.78 |
How εr Wpływa na radar z przewodnikiem
Radar z falą przewodnią wysyła impuls o niskiej energii w sondę (stalowy kabel lub pręt). Na granicy sondy / średniej zmiany w stałej dielektrycznej odzwierciedlają część impulsu z powrotem; reszta pozostaje w dół sondy. Ponieważ tętno jest kierowane raczej niż promieniowane, echo nie zależy od płaskiej powierzchni lub szerokiej wiązki - dlatego fala przewodnia radzi sobie z turbulencjami, nachylone powierzchnie i bardzo niskie εr media, które pokonałyby jednostkę niekontaktową.
Praktyczne zespoły do wyboru fal przewodnich:
- Produkty naftowe i węglowodory w służbie petrochemicznej: 1,4 ≤ εr ≤ 4, 0
- Alkohole, rozpuszczalniki organiczne i mieszaniny wody olejowej: 4,0 ≤ εr ≤ 10, 0
- Płyny przewodzące, takie jak roztwory wodne, rozcieńczane kwasy i zasady: εr > 10.0
Radar fal przewodnich może również mierzyć gaz / ciecz, gaz / stała lub ciecz / ciecz, co jest standardowym rozwiązaniem do wykrywania granic wody olejowej w separatorach i sumptach.
How εr Wpływa Radar niekontaktowy
Radar niekontaktowy promieniuje z anteny i opiera się na odbiciu z powierzchni produktu. Im wyższa stała dielektryczna, tym silniejsze odbicie - a wszystko inne jest równe, tym dłuższy zasięg można osiągnąć. Im dalej cel, tym więcej sygnału jest stracony do rozprzestrzeniania wiązki i tłumienia, więc niskie-εr medium musi być bliżej anteny dla tej samej niezawodności.
Nowoczesny radar 80 GHz (milimetrowa fala) w dużej mierze rozwiązuje historyczne ograniczenia: znacznie większy zakres sygnałów dynamicznych i węższy, bardziej skoncentrowany środek wiązki o średniej wartości low-εr może być mierzony bardziej stabilnie niż w przypadku starszych instrumentów 26 GHz. Nasz zakres czujników poziomu radaru 80 GHz jest określony dokładnie dla tego zadania - na przykład czujnik poziomu radaru KLD804 osiąga dokładność ± 2 mm z minimalną strefą ślepą wynoszącą 0,05 m i jest wyraźnie zaprojektowany do utrzymywania pomiarów na niskich stałych nośnikach dielektrycznych, przyczepności i kondensacji.
Pomiar Low- εr Media (εr & lt; 2.5): 80 & nbsp; GHz vs.
Poniżej w przybliżeniu εr = 2.5, odbicie jest na tyle słabe, że wybór instrumentów przestaje być preferencją i staje się ograniczeniem. Dwie możliwe do zrealizowania opcje mają różne granice:
| Sytuacja | Wybierz | Dlaczego? |
|---|---|---|
| εr 1.8- 2.5, czysta ciecz, duża dysza, bez nagromadzenia na sondzie | radar niekontaktowy GHz 80 & nbsp; | Zakres dynamiczny fali milimetrowej odzyskuje słabe echo; nic nie kontaktuje się z produktem |
| εr 1.4- 1.8, lub szczelnie studni / komory bypass jest dostępny | Radar z falą przewodnią | Puls jest prowadzony wzdłuż sondy, więc utrata ścieżki jest minimalna, a słabe odbicie jest nadal wykrywalne |
| Powierzchnia turbulencyjna, piana lub mocno nachylony poziom cieczy | Radar z falą przewodnią | Echo nie zależy od płaskiej, poziomej powierzchni |
| Agresywne media, higieniczne usługi, lub nagromadzenie, które mogłyby faulować sondę | radar niekontaktowy GHz 80 & nbsp; | Brak mokrej sondy do czyszczenia lub korozji |
| Interfejs ciecz / ciecz (woda olejowa) | Radar z falą przewodnią | Rozwiązanie odbicia interfejsu, nie tylko górnej powierzchni |
| Silo wysokie z zakurzonymi stałymi, bardzo długi zakres | radar niekontaktowy GHz 80 & nbsp; | Promień wąski i wysoki zakres dynamiczny, bez wpływu kurzu i kondensacji |
W przypadku gdy zbiornik nie posiada dyszy nadającej się do radaru niekontaktowego 80 & nbsp; GHz ani też nie posiada dobrze utrzymującej się sondy, praktyczną alternatywą jest zmiana zasady pomiaru w całości, a nie akceptacja nieniezawodnego odczytu radaru - właściwym rozwiązaniem inżynierskim może być urządzenie pojemnościowe lub hydrostatyczne.
Pomiar interfejsu: Co εr Wymaga
Zarówno radar z falą przewodnią, jak i radar niekontaktowy mogą zmierzyć interfejs poprzez śledzenie części impulsu, która nie jest odbijana na górnej powierzchni w dół do niższego produktu. Wymogi są bardziej rygorystyczne niż w przypadku prostego poziomu:
- Radar fal przewodnich: górne podłoże jest zazwyczaj wymagane, aby mieć co najmniej 10- 20 cm grubości, dzięki czemu dwa echo można usunąć; górne podłoże εr powinno być poniżej około 3, a niższe powyżej około 20, przy różnicy większej niż 10.
- Radar niekontaktowy: stałe dielektryczne obu produktów muszą być znane i stabilne, a różnica między nimi musi być większa niż około 6.
- W obu przypadkach pomiar rozkłada się, jeżeli górna warstwa jest emulgowana, jeśli jej grubość zmienia się gwałtownie lub jeżeli piana znajduje się na obu granicach.
Wybór prawego radaru dla Twojego płynu
Krótkie podsumowanie wyboru: roztwory wodne i wodne są łatwym przypadkiem - standardowy radar niekontaktowy obsługuje je. Rozpuszczalniki i oleje lekkie siedzą w środkowym paśmie i na ogół chcą 80 & nbsp; GHz. Węglowodory i skroplone gazy są trudnym przypadkiem i zazwyczaj chcą fali przewodowej. Jeśli zbiornik jest zdalny i okablowanie jest raczej ograniczenie niż medium, bezprzewodowy radar zmienia ekonomikę instalacji - zobacz nasz 433 & nbsp; M bezprzewodowy radar rozwiązanie techniczne, i dla porównania head- to- head między dwoma technologiami czytać radar 80 & nbsp; GHz vs radar z falą przewodniąPełny katalog znajduje się pod radarowe czujniki poziomu, z modelami przewodnimi w kategoria.
FAQ
P: Jaka jest minimalna stała dielektryczna, którą może zmierzyć radar niekontaktowy?
A: Producenci zazwyczaj określają minimum około εr 1.5-2 dla radaru niekontaktowego. Poniżej, radar fal przewodnich jest zalecaną technologią, ponieważ impuls jest prowadzony wzdłuż sondy, a nie promieniowany przez powietrze.
P: Jaka stała różnica dielektryczna jest potrzebna do pomiaru interfejsu olejowo-wodnego?
A: Radar z falą przewodnią zazwyczaj potrzebuje górnego medium poniżej około εr 3 i niższe powyżej około 20, z różnicą większą niż 10; radar niekontaktowy wymaga różnicy większej niż około 6. Oba media musiały wiedzieć, że są stabilne.
P: Czy pianka wpływa na pomiar poziomu radaru na płynach niskiego poziomu?
A: Tak. Pianka dodaje drugą, rozproszoną warstwę odbijającą i łagodzi sygnał, zanim dotrze do prawdziwej powierzchni. On low- εr media, margines jest już cienki, więc radar przewodni - którego echo nie zależy od płaskiej powierzchni - jest zazwyczaj bezpieczniejszym wyborem.
P: Jaka jest stała dielektryczna wody?
A: Woda ma wysoką względną tolerancyjność około 80 w temperaturze pokojowej, co daje bardzo silne echo radarowe i sprawia, że jest to najprostsze wspólne medium do pomiaru.
Bibliografia
- Vega, Pomiar poziomu radaru - notatki technologiczne na radarze niekontaktowym i przewodnim.
- Endress + Hauser, Pomiar poziomu radaru - stałe wymagania dielektryczne i pomiar interfejsu.
- Emerson, Oprzyrządowanie do pomiaru poziomu - wskazówki dotyczące stosowania.
- Podręcznik CRC w dziedzinie chemii i fizyki - źródło względnych wartości permitacyjnych przedstawionych powyżej.
- Kacise, Czujnik poziomu radaru KLD804 80 GHz arkusz danych.
