Đo mức dạng radar 80 GHz
Công nghệ 80 GHz được sử dụng trong sê-ri OPTIWAVE là công nghệ radar mới nhất và linh hoạt để đo mức chất lỏng và chất rắn. Trên một khoảng cách giống hệt nhau, nó tạo ra một chùm tia tập trung cao với đường kính nhỏ hơn so với các radar tần số thấp hơn, lý tưởng cho môi trường nhiều bụi hoặc phương tiện phản xạ thấp. Vùng chết nhỏ và góc chùm tia hẹp cho phép sử dụng trong cả tàu nhỏ và tàu cao.
1. Làm thế nào công nghệ 80 GHz có thể phổ biến như vậy?
Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần hiểu rằng công nghệ 80 GHz dựa trên công nghệ FMCW, hiện là công nghệ được ưa chuộng mà tất cả các nhà sản xuất thiết bị quy trình công nghiệp lớn đều tin dùng. FMCW là viết tắt của Frequency Modulated Continuous Wave. Radar FMCW liên tục phát ra sóng radar có tần số được điều chế trên băng thông và nhận phản xạ của chúng. Nó đo sự khác biệt về tần số giữa sóng truyền và sóng nhận, tỷ lệ thuận với khoảng cách đến bề mặt mà nó được phản xạ.
Như vậy, đo mức bằng ra đa chủ yếu là đo khoảng cách không tiếp xúc từ thiết bị đo (lắp trên nóc phương tiện) đến bề mặt của môi trường cần đo. Bằng cách nhập hình dạng bình và các thuộc tính trung bình như mật độ, thiết bị có thể tính mức, thể tích hoặc khối lượng. Trái ngược với phép đo mức siêu âm, radar không phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ; Ngoài ra, độ nhớt và mật độ không ảnh hưởng đến phép đo.
Mặc dù không nhạy cảm như vậy, vẫn có một số yếu tố ảnh hưởng đến phép đo FMCW. Công nghệ 80 GHz hiện là công nghệ tiên tiến nhất để khắc phục những ảnh hưởng này.
2. Động lực tín hiệu và băng thông
Vì mỗi tần số phát ra đều được radar phản xạ và thu nhận, nên một phổ lớn là kết quả của việc này. Tuy nhiên, sóng không chỉ phản xạ từ môi trường, chúng còn phản xạ từ tất cả các bề mặt có thể tìm thấy trong bình, chẳng hạn như bên trong bình. Sự khác biệt chính xác của tất cả các tín hiệu phản xạ được phát hiện bởi radar chỉ có thể thông qua động lực tín hiệu cao, còn được gọi là độ nhạy đo cao: càng nhiều tín hiệu được mục tiêu phản xạ và thiết bị nhận được, điểm này càng rõ ràng hoặc cao hơn trong quang phổ qua các tiếng ồn khác và do đó có thể được xác định.
Khi băng thông của radar mở rộng, độ phân giải của phổ tăng lên và các mục tiêu riêng lẻ được biểu thị bằng các đỉnh hẹp hơn, chính xác hơn: băng thông mà tần số được điều chế xác định số lượng tín hiệu khác nhau được phản xạ từ mục tiêu. Radar 24 GHz thường điều biến trong khoảng từ 24 đến 26 GHz và do đó có băng thông 2 GHz, trong khi radar 80 GHz thường điều biến trong phạm vi từ 78 đến 82 GHz và do đó có băng thông 4 GHz. Ví dụ: với 4 GHz, có thể phân biệt giữa các mục tiêu chỉ cách nhau 10 cm/4". Với 2 GHz, không thể phân biệt các mục tiêu này trong cùng điều kiện.
3. Lấy nét và kích thước ăng-ten
Trong một thời gian dài, băng thông bị giới hạn bởi hiệu suất của các vi mạch. Ngày nay, nó bị giới hạn bởi ăng-ten và thiết kế của chúng phải truyền phổ tần số. Sóng radar không lan truyền theo điểm tập trung như tín hiệu laze, mà ở dạng búp sóng hoặc chùm góc.
Để tác động đến góc mở hoặc tiêu điểm của chùm góc, có hai khả năng. Đầu tiên là tần số sử dụng: tần số càng cao thì góc khẩu độ càng nhỏ do độ dài sóng ngắn hơn. Độ rộng chùm góc của 80 GHz với băng thông 4 GHz ở khoảng cách 10 m/ 33 ft chỉ rộng bằng 30% so với độ rộng của 24 GHz với 2 GHz (0,5 m đến 1,75 m/ 1,6 đến 5,7 ft). Khả năng thứ hai là đường kính ăng-ten: đường kính càng lớn thì chùm tia góc càng tập trung.
Đối với ngành công nghiệp chế biến, điều này có thể dễ dàng chuyển sang các lĩnh vực ứng dụng khả thi: trong các silo hẹp cao, chùm tia radar không được tiếp xúc với thành silo hoặc các thành phần bên trong bể, vì không nên đo cả hai. Do đó, chùm tia góc của radar phải được tập trung và giữ càng hẹp càng tốt, như được cung cấp bởi một radar 80 GHz với ăng-ten lớn.
4. Phản xạ và tần số
Ngoài góc, các thuộc tính của bề mặt sản phẩm cũng xác định số lượng tín hiệu radar được phản xạ và cách chúng được nhận: hệ số phản xạ hoặc hằng số điện môi càng cao thì biên độ của tín hiệu phản xạ càng cao.
Trái ngược với chất lỏng phản xạ tín hiệu rất tốt, chất rắn khối lượng lớn thường phản xạ tín hiệu rất kém: giá trị Er xấp xỉ. 1,4 được nêu là giá trị thấp nhất vẫn có thể được đo một cách đáng tin cậy và an toàn. Trong khi hệ số phản xạ của một bề mặt chất lỏng phẳng không thay đổi theo tần số, thì sự tán xạ ngược trên các hàng hóa dạng hạt mịn như hạt hoặc bột tăng đáng kể với tần số cao hơn.
Do đó, radar 80 GHz là lựa chọn đầu tiên ở đây, vì tính năng động cao, nó có thể hiển thị rõ ràng đường mức, ngay cả trong trường hợp phát triển bụi nặng (ví dụ: trong quá trình làm đầy silo hoặc đống dự trữ). Độ phân giải tốt hơn của băng thông 4 GHz cũng giúp phân biệt tín hiệu khỏi nhiễu và phương tiện, ngay cả khi chúng ở gần nhau.
Bản tóm tắt
80 GHz là tần số có tiêu điểm cao nhất và do đó phù hợp với mọi kích thước vùng chứa để tránh phản xạ nhiễu. Ngoài ra, bước sóng ngắn được phản xạ rất tốt, điều này đặc biệt thuận lợi đối với chất rắn khối lượng lớn, ngay cả với hạt và bột có kích thước hạt rất nhỏ và/hoặc mức độ bụi cao. Một ưu điểm khác là khả năng hội tụ tín hiệu cao nhờ thiết kế không cần tiêu điểm bổ sung từ ăng-ten lớn: loại ăng-ten thấu kính nhựa (PEEK) gắn phẳng có sẵn với dòng OPTIWAVE là đủ và rất phổ biến trong các ứng dụng này. Do kích thước nhỏ, nó có thể được sử dụng với các kết nối ren và đôi khi làm cho mặt bích trở nên lỗi thời, điều này có thể tiết kiệm rất nhiều tiền. Ngoài ra, 80 GHz có phạm vi đo lớn với vùng chết nhỏ, do đó tàu có thể được lấp đầy gần như đến ăng-ten.
Source: https://krohne.com/en/technologies/80-ghz-radar-level-measurement
Technology Icons
-----------------------------------------
- ⚜️ Cell phone/Zalo/Whatsapp: 091 8182 587
- ⚜️ Email: hoangcuong@lacvietco-jsc.com.vn
-----------------------------------------
👉 Hãy để lại ý kiến của bạn dưới bài viết này sau khi xem xong, tôi rất muốn nghe về suy nghĩ và cảm nhận của các bạn!
❤️ Cảm ơn mọi người đã luôn ủng hộ và theo dõi. Hãy chia sẻ liên kết này để nhiều người hơn nữa có thể khám phá và cùng nhau chia sẻ những trải nghiệm tuyệt vời!
