В химическом производстве из-за технологических требований часто необходимо обнаружить границы между различными средами, обычно называемые границами раздела. В зависимости от реальных условий работы основные методы измерения положения границы раздела основаны на разнице плотности и разнице диэлектрических проницаемостей. К распространенным приборам, используемым для измерения положения границы раздела, относятся уровнемеры дифференциального давления, поплавковые уровнемеры, магнитострикционные уровнемеры иВолноводные радарные датчики уровня.
Если плотности двух измеряемых сред существенно не различаются, методы, основанные на перепаде давления или поплавковом-, невозможны. В этом случае, если диэлектрические проницаемости двух сред существенно различаются, разницу в диэлектрических проницаемостях можно использовать для измерения положения границы раздела. Для этого метода измерения в промышленном производстве широко используются волноводные радиолокационные датчики уровня.
Принцип измерения волноводного радарного датчика уровня заключается в том, что радиолокационные волны излучаются, попадают на границу раздела и отражаются обратно. После того как принимающий датчик получает эхо-сигнал, он вычисляет расстояние или положение границы раздела на основе принципа времени-полёта-(TOF) и скорости отраженной волны. При измерении границ раздела с использованием волноводных радиолокационных датчиков уровня важно убедиться, что более легкая среда имеет плохое излучение радиолокационных волн, то есть существует значительная разница в диэлектрической проницаемости между двумя средами; Проще говоря, один является изолятором, а другой – хорошим проводником.
По сравнению с другими методами измерения границы раздела основное преимущество волноводных радарных датчиков уровня заключается в том, что радиолокационный сигнал распространяется вдоль волноводного стержня, в результате чего образуется концентрированная передаваемая и отраженная энергия практически без затухания. Эта характеристика делает отраженный сигнал волноводного радарного датчика уровня сильным, а на точность измерения не влияют различные внешние факторы, а также изменения температуры, давления и самой среды, что гарантирует точность измерений.
Однако,волноводные радиолокационные датчикитакже имеют определенные ограничения. Важно отметить, что принцип работы радарных уровнемеров требует, чтобы диэлектрическая проницаемость двух сред на границе раздела была меньше на верхней стороне и больше на нижней стороне, и чем больше разница в диэлектрической проницаемости, тем лучше. Если две среды разделены, но их диэлектрические проницаемости существенно не различаются, точное измерение невозможно. Сложные условия, такие как значительная взвешенность или пенообразование на границе или присутствие водяного пара, также могут повлиять на точность измерений. Кроме того, тщательного рассмотрения требует место установки радарного указателя уровня; следует избегать входных отверстий, мешалок и других препятствий. Неподходящее место установки может создавать помехи эхо-сигналу радарной волны. Поэтому при установке необходимо учитывать высоту резервуара для хранения и расстояние между местом установки и стенкой резервуара, обеспечивая достаточное пространство для установки радарного указателя уровня.
В некоторых относительно сложных условиях измерения препятствия, с которыми сталкиваются микроволны при распространении, не ограничиваются материалами. Это может вызвать множественное эхо, что в конечном итоге делает невозможным точное определение положения материала. Для решения этой проблемы необходимы специальные методы. Использование волноводов или байпасных труб позволяет эффективно решить эту проблему.
Волноводы или байпасные трубы позволяют эффективно избежать влияния препятствий, мешающих измерению. Конечно, это применимо и к некоторым конкретным практическим условиям, поскольку только среда с хорошей текучестью может удерживать волновод или обводную трубу на том же горизонтальном уровне, что и основной измеряемый контейнер; вязкие среды не подходят. Также стоит отметить, что внутренняя стенка волновода или перепускной трубы должна быть гладкой, чтобы не нарушалась текучесть среды.
