מדידת רמות באמצעות טכניקת מכ"ם

מדידת רמות היא חלק חיוני בבקרת האיכות והתהליכים בענפים רבים. ישנן טכניקות שונות למדידת מפלסים המשמשות ברחבי העולם ומדידת מפלסים באמצעות טכנולוגיית מכ"ם היא אחת מהן. מאמר זה דן בהרחבה בטכניקה זו.

מהי מדידת רמות באמצעות טכניקת מדידת רמת רדאר?

הנחת העבודה הבסיסית של כל מכשיר מכ"ם היא על ידי העברת קרינה אלקטרומגנטית (ב GHz) בתדירות גבוהה ואז סינכרון זמן המעבר אל פני השטח וממנו. במקרה של מדידת המפלס, משתמשים בטכנולוגיית משדר מפלס הרדאר לקביעת מפלס המשטח.
התקני מדידת מפלסים המשתמשים בטכניקת מכ"ם דומים בעיקרם למשדרי רמת קולי המשתמשים בגלי קול. אבל, למד רמת הרדאר יש יתרון על פני מקבלי מד הרמה הקולי. מכיוון שגלי קול הם אנרגיה מכנית שמשתמשים בהעברת מולקולות אטמוספריות, אפילו השינויים הכימיים הקלים באטמוספירה הסובבת גורמים למהירות ההעברה להשתנות. דוגמה קלאסית היא כיצד אדים משנים את מהירות הצליל ומביאים לקריאות שגויות.

סוגי מכשירים ברמת מכ"ם

ישנם שני סוגים של מכשירי מדידת רמת מכ"ם כמפורט להלן.

א) משדר רמת מכ"ם ללא מגע

בסוג זה של מכשירים, האות האלקטרומגנטי נפלט על ידי אנטנה לאוויר. הוא מגיע לפני השטח של הנוזל ואז מוחזר חזרה למכשיר, ואז קורא אותו.
בעיה בסוג זה של מדידת רמת מכ"ם היא שהפלט של האנטנה חלש למדי, בדרך כלל בערך 1mW. ולאחר שהועבר לאוויר, האות הזה נחלש עוד יותר. יתר על כן, חוזק האות המשתקף תלוי בקבוע הדיאלקטרי של הנוזל. במקרים מסוימים כמו נוזל פחמימנים (קבועים דיאלקטריים נמוכים מאוד) האות שמקבל המשדר יכול להיות נמוך מ -1% בעוצמת האות המקורי. את אות הרדאר ניתן לפזר עוד יותר אם הנוזל סוער או שיש בו קצף.

ב) משדר מפלס מכ"ם מסוג גל מודרך

המכשיר המונע ברמת מכ"ם מסוג גל מודרך פועל על טכנולוגיית 'Time Domain Reflectometer (TDR)'. הוא משתמש בחלונית להעברת הדחפים האלקטרומגנטיים אל פני הנוזל. הקבוע הדיאלקטרי של הנוזל חייב להיות גבוה יותר מזה של האוויר שמסביב כדי שהאות יוחזר לאחור אל המשדר.
זמן המעבר נמדד אז באופן אלקטרוני באמצעות מעגל תזמון מדויק ומהיר ורמת הנוזל מחושבת מכך. במכשיר ברמת הסוג המודרך, זמן המעבר נשאר זהה לנוזלים עם קבועים דיאלקטריים שונים. מה שמשתנה הוא עוצמת האות המתקבל חזרה ועל ידי שילוב של שני הנתונים נקבעת רמת הנוזל. כך, למשל, זמן המעבר של נוזל עם פחמימן שיש לו קבוע דיאלקטרי של 2-3 יהיה זהה לזה של מים עם קבוע דיאלקטרי של 80; רק האות המתקבל יהיה חלש יותר.
היבט נוסף הוא שתפוקת הכוח מחולשת הרדאר היא רק 10 אחוז מזו שאינה ממגע. הסיבה לכך היא שהמבחן הפיזי מבטיח שהאות יגיע לפני השטח של נוזל ht ויבוא לידי ביטוי עם הפסדים מינימליים. זה מאפשר להתקן מסוג גל מונחה למדוד את רמות הנוזלים עם קבועים דיאלקטריים נמוכים מ- 1.7. למעשה, לשינויים בקבוע הדיאלקטרי יש השפעה זניחה על ביצועי המכשיר.
ולבסוף, מכשיר זה אינו מצריך כיול משום שמהירות האור נותרת קבועה. זה דורש רק תצורת שדה אשר נעשית על ידי הזנת נתונים ספציפיים עבור היישום ברמה הספציפית שהוא משמש אליו. זה מאפשר לך להגדיר מספר מכשירים בתקופה קצרה על ידי שימוש בפרטי מכלי התהליך הבודדים. המכשירים פועלים על מקור כוח 24 וולט.

יתרונות וחסרונות

היתרונות הם כדלקמן -
למשדרים ברמת הרדאר אין צורך במגע פיזי, הדיוק גבוה. מתאים למיכלי פלסטיק
כמה חסרונות הם-
יקר יותר לעומת טכניקות אחרות. לא ניתן למדוד רמות בין שני ממשקים.