雷达物位测量简介
技术、优势和工业物联网
简述
- 物位测量可能带来重大挑战：设备选择不正确或设置错误会导致效率低下，以及代价高昂的生产中断。
- 选择合适技术并正确实施，可确保流程稳定，并在后台无缝运行。
- 雷达技术具有诸多优势，在大多数应用中逐渐取代了其他测量方法。
- 其广泛应用得益于成本效益的提升及其提供高精度物位测量数据的能力。
- 本文探讨了雷达测量技术的原理，解释了工业物联网雷达设备如何成为现代工业环境中物位监测领域的关键创新技术。
如何测量罐体中的物位？
市面上提供多种使用不同物位测量方法的模型。确定哪种方案最适合您的过程，取决于其具体特性和要求。
您会选择哪种类型的传感器，是压力传感器、静压传感器、电容式传感器、超声波传感器还是其他传感器？每种类型都有其特定的适用领域，但雷达技术因其广泛用途在各个应用中脱颖而出。与工业物联网结合使用时，可显著简化监测和控制流程。
雷达的工作原理是什么？
雷达物位变送器通常基于以下两种原理之一运行：行程时间（ToF）或调频连续波（FMCW）。下文将对这两种原理进行详述。
行程时间
使用此方法，雷达设备通过向表面发射雷达脉冲信号，并接收脉冲反射回来的信号，来确定产品表面的距离。天线接收反射信号并将其传输至电子部件，微处理器在此分析回波并计算返回信号所需的时间。
至介质表面的距离（D）和脉冲行程时间（t）成正比：微处理器使用的公式如下：
D = c · t/2
其中，c代表光速。
设备得出距离（D）后，可以根据空标距离（E）计算物位（L）：
L = E-D
调频连续波（FMCW）
使用这种方法，雷达传感器会发射高频信号。该频率会随着时间而增加，并产生所谓的频率扫描或信号扫描。该信号将从介质表面反射，被天线接收后，经过时间延迟（t）传输至电子部件。
接收频率与发射频率不同，差值（Δf）与回波曲线成正比。经傅里叶变换，得到如下频谱：
调频连续波（FMCW）
设备通过计算储罐高度和测量距离之间的差值来确定物位。此方法比ToF更复杂，所有计算均由设备内部处理，确保结果精准且无需额外操作。
频段
了解频段或咨询专家，确定适合您应用的选项至关重要。非接触式物位传感器可选四种不同频段，最常见的为6 GHz、10 GHz或26 GHz。
最近，80 GHz雷达传感器已进入市场。这些产品为过程装置带来了显著优势，尤其在传统雷达变送器因波束角要求而需要更大安装空间的应用场合。
哪一种频段适合您的过程？答案取决于多种应用特定因素。您可以选择深入研究，或将过程数据提交给专家寻求指导 - 前者注重全面性，后者则确保效率。
IIoT物位监测
工业物联网雷达传感器是新一代紧凑型物位测量设备的代表。Endress+Hauser的Micropilot FWR30型号可以轻松安装在小型储罐中，也可以根据需要调整位置。
这种便携性得益于电池供电和无线通信技术，因此，储罐可被移至任何有互联网接入的位置，同时确保数据连续传输。
其他功能包括本地追踪、设置最小和最大阈值和测量值变化时自动警报。这些传感器工作频率达80 GHz，适用于小型容器，即使在空间受限的应用场景中也能提供可靠精准的测量数据。
云端工业物联网雷达设备，如Micropilot FWR30，仅需简单几个步骤即可完成设置。设置完成后，即可从智能手机、笔记本电脑或平板电脑访问所有测量数据。配套服务（如Netilion工业物联网生态系统提供的服务）可提供仪表板、历史数据、映射、通知等高级功能。
