So sánh các phương pháp đo mức bằng radar

Các thiết bị đo mức bằng radar, hoạt động ở tần số xung 26GHz và FMCW 80GHz, mang lại những ưu điểm riêng biệt trong các ứng dụng đo mức; việc lựa chọn giữa hai loại này phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể như độ rộng chùm tia, độ phân giải và độ sâu xuyên thấu.

Các cảm biến 80GHz cung cấp độ phân giải cao hơn và chùm tia hẹp hơn, trong khi cảm biến 26GHz mang lại phạm vi bao phủ rộng hơn và khả năng xuyên thấu sâu hơn, giúp mỗi loại phù hợp với các tình huống công nghiệp khác nhau.

Máy đo mức bằng radar 80GHz hoạt động dựa trên nguyên lý FMCW (Sóng liên tục điều tần), trong đó tín hiệu sóng milimét liên tục được quét tần số tuyến tính hướng về bề mặt vật liệu.

Tín hiệu phản xạ trở lại với sự thay đổi tần số tỷ lệ thuận với khoảng cách truyền đi.

Bằng cách thực hiện phân tích miền tần số trên tần số xung này, hệ thống xác định chính xác mức độ.

Bộ phát tín hiệu đo mức bằng radar xung tần số 26GHz phát các xung vi sóng ngắn về phía bề mặt vật liệu và đo thời gian di chuyển của tín hiệu phản xạ để xác định mức.

Tần số hoạt động 26GHz mang lại góc chùm tia vừa phải, phù hợp với nhiều kích cỡ bồn chứa và điều kiện quy trình khác nhau.

Phương pháp đo dựa trên xung tín hiệu đảm bảo khả năng vận hành không tiếp xúc đáng tin cậy, khả năng phát hiện tín hiệu phản hồi ổn định và hiệu suất hoạt động mạnh mẽ trong các ứng dụng đo chất lỏng, hỗn hợp dạng sệt (slurry) và vật liệu rắn dạng rời.

Độ rộng chùm tia là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị đo mức bằng radar.

Các hệ thống radar 80GHz sử dụng bước sóng ngắn hơn nhiều (3,75 mm), tạo ra chùm tia rất hẹp và tập trung. Điều này cho phép:

• Độ chính xác đo lường cao trong các bồn chứa có hình dạng phức tạp hoặc không gian hẹp
• Giảm thiểu nhiễu từ thành bồn và các kết cấu bên trong
• Đo lường đáng tin cậy qua các khe hở nhỏ hoặc xung quanh vật cản

Ở khoảng cách 10m, vùng đo của radar 80GHz nhỏ hơn đáng kể so với radar có tần số thấp hơn, cho phép phát hiện mức chính xác.

Các hệ thống radar 26 GHz có độ rộng chùm tia lớn hơn do bước sóng dài hơn (khoảng 11,5 mm).

Chùm tia rộng hơn này có thể mang lại lợi thế cho:

• Đo lường các bề mặt không bằng phẳng hoặc có dòng chảy rối
• Các ứng dụng có thiết bị khuấy hoặc vật liệu đang di chuyển
• Các loại vật liệu rời (dạng hạt/bột) khi cần phạm vi đo rộng hơn

Tuy nhiên, chùm tia rộng hơn có thể làm tăng nguy cơ nhiễu trong các bồn chứa có không gian hạn chế.

Độ rộng chùm tia không chỉ phụ thuộc vào tần số mà còn vào thiết kế của ăng-ten. Một số loại radar hoạt động ở tần số 26 GHz sử dụng ăng-ten được tối ưu hóa để đạt được góc chùm tia tương đối hẹp. Việc lựa chọn giữa radar 26 GHz và 80 GHz phụ thuộc vào hình dạng bồn chứa, đặc tính vật liệu và độ chính xác đo lường yêu cầu. Việc chọn độ rộng chùm tia phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo quá trình đo mức diễn ra ổn định và tin cậy.

Tần số hoạt động của thiết bị đo mức bằng radar có ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của phép đo.

Các radar tần số cao hơn, chẳng hạn như loại 80 GHz, sử dụng bước sóng ngắn hơn và băng thông rộng hơn, cho phép:

• Độ phân giải cao hơn và khả năng phát hiện mức chính xác hơn
• Chùm tia hẹp hơn, tập trung hơn giúp giảm nhiễu từ thành bồn và các kết cấu bên trong
• Cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu đối với các bồn chứa có hình dạng phức tạp

Những đặc tính này khiến radar 80GHz trở nên lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao và khả năng đo mức chi tiết.

Các loại radar hoạt động ở tần số thấp hơn, chẳng hạn như 26 GHz, mang lại những ưu điểm khác biệt:

• Khả năng xuyên thấu tốt hơn qua bụi, hơi nước hoặc bọt
• Phù hợp cho các khoảng cách đo lớn hơn
• Đo lường ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt

Mặc dù tần số cao hơn thường mang lại độ chính xác tốt hơn, nhưng tần số radar tối ưu còn phụ thuộc vào các yếu tố như phạm vi đo, điều kiện quy trình và môi trường lắp đặt.

Việc lựa chọn tần số radar phù hợp đòi hỏi sự cân bằng giữa độ chính xác, khả năng xuyên thấu và các yêu cầu ứng dụng để đảm bảo phép đo mức đáng tin cậy.