Kakšne so razlike med ultrazvočnim merilnikom nivoja in radarskim merilnikom nivoja?

Nivo je eden pomembnih ciljnih parametrov spremljanja industrijskih procesov. Pri neprekinjenem merjenju nivoja različnih rezervoarjev, silosov, bazenov itd. je zaradi široke palete terenskih pogojev težko imeti instrumente za merjenje nivoja, ki bi lahko izpolnjevali vse delovne pogoje.

Med njimi se radarski in ultrazvočni merilniki nivoja pogosto uporabljajo v brezkontaktnih merilnih instrumentih. Kakšna je torej razlika med radarskim in ultrazvočnim merilnikom nivoja? Kakšno je načelo teh dveh vrst meritev? Kakšne so prednosti radarskega in ultrazvočnega merilnika nivoja?

Prvič, ultrazvočni merilnik nivoja

Zvočne valove s frekvenco nad 20 kHz običajno imenujemo ultrazvočni val. Ultrazvočni val je vrsta mehanskega valovanja, torej mehanske vibracije v elastičnem mediju med procesom širjenja. Zanj so značilne visoka frekvenca, kratka valovna dolžina, majhen uklonski pojav in dobra usmerjenost. Lahko se spremeni v žarek in se širi v smeri.

Ultrazvočno slabljenje v tekočinah in trdnih snoveh je zelo majhno, zato je sposobnost prodiranja močna, zlasti v lahke, neprozorne trdne snovi. Ultrazvok lahko prodre več deset metrov v dolžino, pri čemer naleti na nečistoče ali vmesnike, ki se močno odbijajo, zato se uporablja za merjenje nivoja ultrazvoka.

Pri tehnologiji ultrazvočnega zaznavanja je ne glede na vrsto ultrazvočnega instrumenta potrebno pretvoriti električno energijo v ultrazvočno emisijo in jo nato sprejeti nazaj v električne signale. Naprava za opravljanje te funkcije se imenuje ultrazvočni pretvornik, znan tudi kot sonda.

Med delovanjem je ultrazvočni pretvornik nameščen nad merjenim predmetom in oddaja ultrazvočni val navzdol. Ultrazvočni val prehaja skozi zračni medij, se odbije nazaj, ko doseže površino merjenega predmeta, in ga pretvornik sprejme ter pretvori v električni signal. Po zaznavi tega signala ga elektronski del za zaznavanje pretvori v signal nivoja za prikaz in izhod.

Dva, radarski merilnik nivoja

Način delovanja radarskega merilnika nivoja je enak načinu delovanja ultrazvočnega merilnika nivoja, pri čemer tudi radarski merilnik nivoja uporablja način oddajanja-odbijanja-sprejemanja. Razlika je v tem, da se meritve radarskega ultrazvočnega merilnika nivoja v glavnem zanašajo na ultrazvočni pretvornik, medtem ko se radarski merilnik nivoja zanaša na visokofrekvenčno glavo in anteno.

Ultrazvočni merilniki nivoja uporabljajo mehanske valove, medtem ko radarski merilniki nivoja uporabljajo elektromagnetne valove ultra visokih frekvenc (od nekaj G do deset G hercev). Elektromagnetni valovi potujejo s svetlobno hitrostjo, čas potovanja pa lahko elektronske komponente pretvorijo v signal nivoja.

Drug pogost radarski merilnik nivoja je vodeni radarski merilnik nivoja.

Vodeni valovni radarski merilnik nivoja je radarski merilnik nivoja, ki temelji na principu reflektometrije v časovni domeni (TDR). Elektromagnetni impulz radarskega merilnika nivoja se širi vzdolž jeklene vrvi ali sonde s svetlobno hitrostjo. Ko naleti na površino merjenega medija, se del impulza radarskega merilnika nivoja odbije in tvori odmev, nato pa se po isti poti vrne do naprave za oddajanje impulzov. Razdalja med oddajnikom in površino merjenega medija je sorazmerna s časom širjenja impulza, med katerim se izračuna višina nivoja tekočine.

Tretjič, prednosti in slabosti radarskega in ultrazvočnega merilnika nivoja

1. Ultrazvočna natančnost ni tako dobra kot pri radarju;

2. Zaradi razmerja med frekvenco in velikostjo antene je radarski merilnik nivoja z višjo frekvenco manjši in ga je lažje namestiti;

3. Ker je radarska frekvenca višja, je valovna dolžina krajša in je odboj na nagnjenih trdnih površinah boljši;

4. Slepo območje radarskih meritev je manjše od ultrazvočnih;

5. Zaradi višje radarske frekvence je kot radarskega žarka majhen, energija je koncentrirana, odmev pa izboljšan, hkrati pa se izognemo motnjam;

6. V primerjavi z ultrazvočnimi merilniki nivoja, ki uporabljajo mehanske valove, na radar v bistvu ne vplivajo vakuum, vodna para v zraku, prah (razen grafita, ferozlitin in drugega visoko dielektričnega prahu), spremembe temperature in tlaka;