Cách hiệu chỉnh cảm biến mức radar: Hướng dẫn-từng bước{1}}để giám sát xe tăng chính xác - Blog

Cảm biến đo mức radar nổi tiếng là công cụ "đặt và quên đi" và phần lớn danh tiếng đó đạt được - chúng ít nhạy cảm với nhiệt độ, hơi nước và bụi hơn cảm biến siêu âm và khi được định cấu hình chính xác, chúng có xu hướng duy trì độ chính xác trong thời gian dài. Điều hấp dẫn là từ "chính xác". Hiệu chuẩn radar có thêm một biến số mà siêu âm không có: hằng số điện môi của bất cứ thứ gì bạn đang đo. Bỏ qua bước đó hoặc để nó ở giá trị mặc định và bạn có thể có được một cảm biến trông được hiệu chỉnh hoàn hảo trên giấy nhưng đọc không nhất quán trên hiện trường.

Hướng dẫn này bao gồm những gì thực sự liên quan đến việc hiệu chỉnhmáy phát mức radarThiết lập - zero và span, cấu hình hằng số điện môi, ánh xạ tiếng vang-sai và các lỗi tạo ra nhiều lệnh gọi dịch vụ nhất khi một thiết bị đã có mặt tại hiện trường.

Đo mức radar thực sự hoạt động như thế nào

Cảm biến đo mức radar gửi xung vi sóng về phía bề mặt vật liệu được đo và tính thời gian cần thiết để phản xạ quay trở lại. Khoảng cách được tính từ thời gian di chuyển đó và mức được tính bằng cách trừ khoảng cách đó khỏi chiều cao bể đã biết. Vì tín hiệu là điện từ chứ không phải âm thanh nên radar không bị suy giảm do hơi, bụi hoặc độ dốc nhiệt độ giống như siêu âm -, đó chính xác là lý do tại sao nó thường là lộ trình nâng cấp khi cảm biến siêu âm gặp khó khăn.

Điều mà radar nhạy cảm là độ phản xạ của bề mặt mục tiêu, được điều chỉnh bởi hằng số điện môi của nó - thước đo mức độ phản xạ sóng điện từ của vật liệu. Nước phản xạ mạnh và dễ đo. Hydrocacbon nhẹ, khí hóa lỏng và một số chất lỏng có độ dẫn điện thấp-phản xạ yếu và máy phát cần biết trước điều đó để diễn giải tiếng vang mờ một cách chính xác thay vì loại bỏ nó thành tiếng ồn.

80GHz Radar Level Sensor For Basic Applications

Zero và Span: Cùng một nền tảng, Một biến được thêm vào

Giống như mọi thiết bị đo mức, hiệu chuẩn radar bắt đầu bằng hai điểm tham chiếu.

Không (Khoảng cách trống)

Đây là khoảng cách từ mặt ăng-ten đến điểm thấp nhất mà cảm biến cần đo, thường là đáy bể hoặc mức tham chiếu-thấp đã xác định. Nó thường được lấy trực tiếp từ bản vẽ cơ khí của tàu thay vì được đo tự do, vì độ chính xác ở đây đặt ra đường cơ sở cho toàn bộ phạm vi.

Khoảng cách (Toàn bộ khoảng cách)

Khoảng cách xác định khoảng cách ngắn nhất mà cảm biến dự kiến sẽ đọc được, gần đầu phạm vi đo. Trên các bể có mái không bằng phẳng hoặc dốc, - bể có mái nổi là ví dụ cổ điển - đây không phải lúc nào cũng là một phép đo phẳng đơn giản và có thể yêu cầu một tấm phản xạ nằm ngang được gắn ở nơi ăng-ten có đường dẫn sạch,{3}}không bị cản trở.

Trường hợp radar phân kỳ khỏi siêu âm là đầu vào thứ ba: hằng số điện môi. Đặt giá trị 0 và khoảng đúng nhưng để sai cài đặt điện môi và máy phát sẽ vẫn tính toán khoảng cách chính xác - tiếng vang sẽ yếu hơn hoặc ồn hơn dự kiến, điều này hiển thị dưới dạng số đọc không ổn định hoặc không liên tục thay vì độ lệch phẳng.

Quy trình hiệu chỉnh từng bước-từng-

1. Xác nhận hình học cài đặt và căn chỉnh ăng-ten

Xác minh khoảng cách trống và đầy đủ thực tế so với bản vẽ tàu và kiểm tra xem ăng-ten có được lắp vuông góc với bề mặt được đo hay không. Ăng-ten bị lệch sẽ phản xạ xung ra xa máy thu thay vì quay trở lại máy thu, làm suy yếu tín hiệu theo cách trông giống như vấn đề hiệu chuẩn nhưng thực chất là do cơ học.

Đối với các bể có mái không-bằng phẳng, hãy xác nhận xem có cần tấm phản xạ hay không. Mục tiêu kim loại nằm ngang có kích thước tối thiểu 50 mm × 50 mm, được gắn với đường ngắm rõ ràng và cách xa các vật cản về cấu trúc, mang lại cho radar một điểm phản xạ nhất quán, có thể dự đoán được thay vì bề mặt mái góc cạnh làm phân tán tín hiệu.

2. Chọn Hiệu chuẩn Khô hoặc Hiệu chuẩn Ướt

Hiệu chuẩn khôsử dụng mục tiêu tham chiếu - thường là một tấm kim loại phẳng ít nhất một mét vuông - được đặt ở khoảng cách trống và đầy đủ đã biết, với ăng-ten được giữ vuông góc với nó trong suốt. Các giá trị 0 và{3}}tỷ lệ đầy đủ được nhập hoặc xác nhận dựa trên mục tiêu này mà không cần phải đổ đầy bình thực tế. Đây là cách tiếp cận tiêu chuẩn cho hầu hết các ứng dụng quy trình chung.

Hiệu chuẩn ướtlàm đầy bình đến mức đã biết và điều chỉnh đầu ra của máy phát để phù hợp với các mức đã xác minh đó. Điều này là cần thiết khi tàu có vật cản bên trong tạo ra tiếng vang giả cần được lập bản đồ hoặc các ứng dụng-chuyển giao và quản lý đang bị tạm giữ trong đó việc hiệu chuẩn cần phản ánh-hành vi thực tế của tàu trên thế giới thay vì hình học lý tưởng hóa.

3. Đặt Điểm 0 và Điểm Khoảng cách

Nhập khoảng cách trống và đầy đủ đã được xác nhận thông qua màn hình cục bộ, bộ giao tiếp HART hoặc phần mềm cấu hình tùy thuộc vào kiểu máy phát. Hầu hết các thiết bị hiện đại đều hỗ trợ nhập số trực tiếp cũng như chức năng-tự động đặt để ghi lại khoảng cách tiếng vang hiện tại làm điểm tham chiếu.

4. Nhập hằng số điện môi cho môi trường xử lý

Đây là bước thường bị bỏ qua nhất, thường là do máy phát có giá trị mặc định được điều chỉnh cho nước và không ai thay đổi giá trị đó. Nếu môi trường xử lý của bạn không phải là nước - dung môi, hydrocacbon nhẹ, khí hóa lỏng - hãy tra cứu hằng số điện môi của nó trong bảng tham chiếu của nhà sản xuất và nhập nó một cách rõ ràng. Cài đặt duy nhất này có tác động lớn đến độ ổn định của phép đo đối với phương tiện phản chiếu yếu.

5. Thực hiện lập bản đồ tiếng vang-sai

Còn được gọi là đường cong trống hoặc đường cong tiếng vang, bước này ghi lại phản xạ từ các cấu trúc cố định bên trong - máy khuấy, vòi phun, thang, cuộn dây gia nhiệt - trong khi bình rỗng hoặc ở mức tham chiếu đã biết. Phần mềm của máy phát sử dụng bản đồ này để lọc những phản xạ cố định đó trong quá trình hoạt động bình thường, do đó, nó không nhầm vật cản cố định với bề mặt thực tế.

6. Xác minh dựa trên một tài liệu tham khảo độc lập ở nhiều điểm

Kiểm tra số đọc của máy phát bằng băng nhúng, kính quan sát hoặc dụng cụ hiệu chuẩn thứ hai ở hai hoặc ba mức trung gian, không chỉ ở mức trống và đầy. Điều này thậm chí còn quan trọng hơn trên radar so với trên siêu âm khi mái bể có góc cạnh hoặc tàu có cấu trúc bên trong đáng kể, vì lỗi gây ra do độ lệch của gương phản xạ hoặc ánh xạ tiếng vang không đầy đủ có xu hướng hiển thị ở-tầm trung thay vì ở điểm cuối.

7. Lập hồ sơ hiệu chuẩn

Ghi lại ngày tháng, phương pháp tham chiếu, giá trị hằng số điện môi được sử dụng và các số đọc trước/sau. Cụ thể là trên radar, bạn cũng cần ghi lại xem liệu ánh xạ tiếng vang-sai có được thực hiện hay không và thời điểm - bản ghi đó tiết kiệm đáng kể thời gian khắc phục sự cố nếu số liệu đọc không ổn định sau khi thay đổi quy trình sau này.

Một ví dụ về trường: Khi số 0 và khoảng cách không bao giờ là vấn đề

Một cơ sở chạy máy phát radar trên bình chứa dung môi bắt đầu thấy các kết quả đọc không liên tục, ồn ào vài tuần sau khi vận hành - không phải là sự trôi dạt ổn định mà là các giá trị nhảy vọt gần mức thấp nhất của phạm vi và đôi khi mất tín hiệu hoàn toàn. Phản hồi đầu tiên của nhóm bảo trì là-xác minh lại số 0 và khoảng, cả hai đều được kiểm tra chính xác như đã định cấu hình.

Nguyên nhân thực sự là do hằng số điện môi được cài đặt ở mức mặc định của nhà máy phù hợp với nước. Dung môi trong bình có giá trị điện môi thấp hơn đáng kể, tạo ra tiếng vang yếu hơn nhiều so với cài đặt xử lý-tín hiệu của máy phát dự kiến - đủ mạnh để phát hiện trong hầu hết thời gian nhưng dễ bị mất bất cứ khi nào bề mặt có bất kỳ nhiễu loạn nào. Việc nhập giá trị điện môi chính xác cho môi trường thực tế, lấy từ bảng tham chiếu của nhà sản xuất, đã giải quyết được sự mất ổn định mà không có bất kỳ thay đổi nào đối với cài đặt 0 hoặc khoảng.

Quan điểm rộng hơn: trên các máy phát radar, tín hiệu không ổn định hoặc nhiễu thường là vấn đề-phản xạ trung bình chứ không phải là vấn đề hiệu chỉnh theo nghĩa chặt chẽ. Việc kiểm tra cài đặt điện môi trước khi-hiệu chỉnh lại điểm 0 và khoảng cách có thể giúp lưu lại lượt truy cập địa điểm.

Điều này có ý nghĩa gì khi bạn chọn cảm biến

Một số cân nhắc thực tế đáng cân nhắc trước khi mua, vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến nỗ lực hiệu chỉnh mà việc lắp đặt radar sẽ cần:

Thư viện hằng số điện môi trên tàuvới phương tiện xử lý chung được-tải trước sẽ giảm nguy cơ xảy ra sự cố-giá trị mặc định được mô tả ở trên, đặc biệt là khi cài đặt xử lý nhiều sản phẩm khác nhau theo thời gian.
Ánh xạ tiếng vang-sai tự độngthay vì nhập đường cong phản hồi hoàn toàn thủ công-, sẽ cắt giảm đáng kể thời gian vận hành thử trên các tàu có bộ phận bên trong phức tạp.
Ăng-ten tần số-cao hơn (tùy chọn tần số 80 GHz so với-tần số thấp hơn)tạo ra góc chùm hẹp hơn, giúp giảm nguy cơ thu được phản xạ từ các cấu trúc bên trong trước hết - hữu ích trên các tàu nhỏ hơn hoặc đông đúc hơn.
HART hoặc đầu ra kỹ thuật số với cấu hình từ xacho phép xác minh và điều chỉnh từ phòng điều khiển, điều này quan trọng đối với các bồn chứa khó tiếp cận hoặc nguy hiểm về mặt vật lý. Nếu ứng dụng của bạn liên quan đến môi trường mạnh, dễ phản chiếu và hình dạng tàu đơn giản hơn, thìmáy đo mức siêu âmcó thể đạt được độ chính xác tương đương với chi phí lắp đặt thấp hơn.

Những lỗi hiệu chỉnh radar phổ biến đáng tránh

Để mặc định hằng số điện môi.Như ví dụ hiện trường cho thấy, đây là nguyên nhân phổ biến nhất dẫn đến kết quả đọc không ổn định trên các thiết bị không-nước.

Bỏ qua ánh xạ tiếng vang-sai trên các bình có cấu trúc bên trong.Không có nó, máy phát không có cách nào để phân biệt vật cản cố định với số đọc bề mặt chính hãng.

Gắn ăng-ten-theo phương vuông góc.Ngay cả một góc nhỏ cũng làm giảm cường độ tín hiệu phản hồi và có thể trông giống như một sự cố điện môi yếu.

Giả sử một mái bằng khi nó không tồn tại.Đặc biệt, các bể mái nổi bên ngoài thường cần một tấm phản xạ ngang - bỏ qua nó sẽ tạo ra các số đọc không nhất quán không liên quan gì đến số 0 hoặc nhịp.

Không-ánh xạ lại tiếng vang sai sau khi sửa đổi nội bộ.Việc thêm hoặc di chuyển thiết bị bên trong bình - một máy khuấy mới, một vòi phun được di dời - sẽ thay đổi mẫu tiếng vang-cố định mà máy phát được ánh xạ ban đầu.

Bạn nên hiệu chỉnh lại bao lâu một lần?

Máy phát radar thường duy trì hiệu chuẩn lâu hơn cảm biến siêu âm vì chúng không bị lệch do-nhiệt độ như nhau. Tuy nhiên, vẫn có một số nguyên tắc chung được áp dụng:

Ứng dụng chuyển giao quyền giám hộ hoặc-báo cáo theo quy định: xác minh dựa trên các tài liệu tham khảo có thể truy nguyên hàng quý.
Giám sát quy trình tiêu chuẩn trong điều kiện ổn định: kiểm tra hàng năm thường là đủ.
Sau bất kỳ thay đổi nào trong phương tiện xử lý:-xác minh lại cài đặt hằng số điện môi ngay cả khi số 0 và khoảng không thay đổi - đây là bước kiểm tra thường bị bỏ qua nhất sau khi chuyển đổi sản phẩm.

Như thường lệ, các khuyến nghị của nhà sản xuất sẽ được ưu tiên hơn khi thận trọng hơn, đặc biệt đối với các ứng dụng được thiết bị đo lường an toàn.

suy nghĩ cuối cùng

Cảm biến đo mức radar là công cụ dễ tha thứ khi chúng được định cấu hình chính xác, đó chính xác là lý do tại sao việc định cấu hình sai có xu hướng không được chú ý trong một thời gian - cảm biến không bị hỏng hoàn toàn mà chỉ tạo ra các số đọc ồn hơn hoặc kém ổn định hơn mức cần thiết. Bắt đúng số 0 và đúng khoảng là tiền đặt cược trên bàn; việc thiết lập đúng hằng số điện môi và ánh xạ tiếng vang-sai là yếu tố thực sự quyết định liệu việc lắp đặt radar có hoạt động như mong muốn trong thời gian dài hay không.

Tài liệu tham khảo

Hiệp hội Dụng cụ Hoa Kỳ (ISA) - hướng dẫn chung về thực hành hiệu chuẩn và thiết bị đo mức.
Viện Dầu khí Hoa Kỳ,Sổ tay chuẩn đo lường dầu mỏ, Chương 3 - nguyên tắc đo bể và đo mức.
Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) - dữ liệu tham khảo về sự truyền sóng điện từ và tính chất điện môi của vật liệu.
Tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất dành cho máy phát mức radar - bảng tham chiếu hằng số điện môi và quy trình lập bản đồ tiếng vang-sai.

Làm việc thông qua việc đọc mức radar ồn ào hoặc không ổn định hoặc chỉ định một máy phát mới cho một phương tiện khó khăn? Gửi cho chúng tôi thông tin chi tiết về tàu của bạn và điều kiện xử lý - chúng tôi sẽ giúp bạn tìm ra cấu hình phù hợp trước khi nó trở thành cuộc gọi dịch vụ định kỳ.