Файл: Радарный уровнемер.docx

Уровнемер радарный «VEGAPULS 62» для непрерывного измерения уровня с рупорной антенной, предназначен для измерения уровня любых сред в резервуарах-хранилищах и технологических емкостях при самых сложных рабочих условиях

Измерение уровня не зависит от рабочего давления, температуры и газового состава среды и является бесконтактным.

Рисунок 4.1.1. Радарный уровнемер «VEGAPULS 62»
Принцип измерения. Антенна излучает короткие микроволновые импульсы и принимает их в виде эхосигналов, отраженных от поверхности измеряемого продукта. Микроволновый импульс распространяется со скоростью света, время от излучения до приема сигнала пропорционально уровню продукта в емкости. Точность и надежность измерения предельно кратких периодов обеспечивается с помощью специальной процедуры растягивания импульса по времени. Радарные датчики функционируют с малой излученной мощностью в диапазонах частот С или К.

Современное программное обеспечение и микропроцессорная технология ECHOFOX обеспечивают измерения полезного эхосигнала и надежность селекции.

Для отображения пропорционального уровню сигнала необходимо задать размеры емкости. Настройка при полной и пустой емкости не требуется.

Независимость от давления и температуры. Давление и температура среды не влияет на распространение микроволн, следовательно, радарные уровнемеры могут применяться при температуре -40…400°C и при рабочем давлении от вакуума до 160 бар.

Независимость от свойств продукта. Полная замена или колебания состава измеряемого продукта не оказывает влияние на результат измерения. Повторная настройка не требуется в этом случае.

Частотные диапазоны для разных условий. Радарные уровнемеры VEGAPULS 62 выпускаются в 2 (двух) разных частотных диапазонах с целью обеспечения надежной работы при различных условиях применения.

Датчики с диапазоном «К» работают с частотой более 20 (двадцать) ГГц, благодаря этому могут применяться компактные и очень маленькие антенны. Тонкая фокусировка сигнала обеспечивает высокую точность измерения.

Датчики с диапазоном «С» имеют низкую частоту 6 (шесть) ГГц и обеспечивают надежные результаты измерения образовании пены на поверхности продукта или при налипании продукта на антенну.

Радарные уровнемеры VEGAPULS 62 состоят из следующих функциональных частей: рупорная антенна; присоединение резьбовое или фланцевое; вход для подключения воздушной продувки; корпус с электроникой, с соединительным кабелем, со штекерным разъемом; крышка корпуса с модулем индикации и настройки.

1 - крышка корпуса с модулем PLICSCOM;
2 - корпус с блоком электроники;
3 - присоединение и рупорная антенна;

Рисунок 4.1.2. Радарный уровнемер «VEGAPULS 62» с резьбой и пластиковым корпусом

1 - разъем для VEGACONNECT (интерфейс I²C);
2 - контакты для подключения индикатора VEGADIS 61;
3 - клемма заземления для подключения экрана кабеля;
4 - контакты для подключения источника питания

Рисунок 4.1.3. Отсек электроники и подключения
Основные технические данные

Вес (с рупорной антенной):

Резьбовое соединение:	2 … 2,8 кг (в зависимости от размера резьбы и материала корпуса)
Фланцевое присоединение:	4,2 … 15,4 кг (в зависимости от размера фланца и материала корпуса)
Удлинение антенны:	прибл. 1,6 кг/м
Длина удлинения антенны:	До 5,85 м

Выходные величины:

Выходной сигнал	4 … 20 mA/HART
Разрешающая способность	1,6 мкA
Сигнал неисправности	Токовый выход неизменен 20,5 mA, 22 mA, <3,6 mA (устанавливаемый)
Ограничение тока	22 mA
Время интеграции (63 % входной величины)	0 … 999 сек., устанавливаемое
Исполненная рекомендация	NAMUR NE 43

Входные величины:

Измеряемая величина	Расстояние между присоединением и поверхностью продукта
Минимальное расстояние от конца антенны	50 mm (1.969 in)

Рекомендуемый диапазон измерения (в зависимости от диаметра антенны):

 40 мм до 10 м
 48 мм до 15 м
 75 мм,  95 мм, параболическая антенна до 30 м

Макс. диапазон измерения 35 м

Характеристики измерения и рабочие характеристики

Частота Диапазон K (26 ГГц)

Интервал прибл. 1 сек.

Время успокоения или >1 сек. (в зависимости от установки

реакции на скачок параметров)

Макс. изменение уровня до 1 м/мин. (взависимости от установки параметров)

Средняя излучаемая мощность, - на расстоянии 1 м (3.28 ft)

попадающая на тело прямо 108 нВт/см. (108-9 Вт/см.)

перед антенной - на расстоянии 5 м (16.404 ft)

4,3 нВт/см. (4,3-9 Вт/см.)
Точность измерения

Разрешающая способность измерения макс. 1 мм

Погрешность измерения (рисунок 4.1.4.)

Рисунок 4.1.4. Погрешность измерения в зависимости от уровня

Рисунок 4.1.5. Габаритные размеры

1 2 3 4 5 6

Описание заказного кода, пример опросного листа

Заказной код – это уникальное идентификационное описание заказной позиции. Для радарного уровнемера VEGAPULS 62 заказной код – PS62.

Рисунок 4.2.1. Образец опросного листа для радарных уровнемеров

Пример метрологического расчета измерительного канала

При различных значениях уровня рассчитаем погрешность прибора. Расстояния между антенной уровнемера до уровня жидкости 0,05; 0,1; 0,15…1 м. Потом сравним эталонную кривую с полученную экспериментальную кривую (рисунок 4.3.1.).

С помощью коллекторов устанавливаем уровень жидкости в резервуаре на расстоянии 0,05 м от антенны прибора.
Действительное значение уровня:

где H - уровень жидкости в резервуаре (максимальный) (принимаем
1 м).

Фиксируем показание прибора L_и = 0,84 м.
Уменьшаем уровень жидкости в резервуаре на 5 мм.
Повторяем пункты 1 – 4 10 (десять) раз.
Повторяем пункты 1 – 5 5(пять) раз.
Оценка точности измерений:

где n – количество измерений (в нашем случае n = 5). Для 5 (пяти) измерений, принимаем вероятность α = 0,9, выбираем коэффициент Стьюдента t = 2,1.

Погрешность измерений:

Результаты расчётов и измерений заносим таблицу 4.3.1. Кривая зависимости погрешности измерения от расстояния от уровня жидкости до антенны уровнемера и сравнение его с эталонной на рисунке 4.3.1..

Таблица 4.3.1

Действительное значение уровня, L_д, м	Измеренное значение уровня, L_и, м	Абсолютная погрешность, ΔL, м	Среднеквадратичная погрешность, S, м
0,950	0,852	0,098	0,091
	0,895	0,053
	0,939	0,011
	0,844	0,106
	1,069	0,121
0,900	0,985	0,085	0,066
	0,869	0,031
	1,003	0,105
	0,914	0,016
	0,877	0,025
0,850	0,934	0,086	0,064
	0,921	0,073
	0,819	0,031
	0,923	0,073
	0,841	0,009
0,800	0,876	0,078	0,056
	0,814	0,016
	0,816	0,017
	0,714	0,088
	0,812	0,014
0,750	0,759	0,011	0,057
	0,662	0,088
	0,808	0,058
	0,811	0,063
	0,762	0,012
0,700	0,768	0,070	0,063
	0,711	0,011
	0,628	0,072
	0,735	0,035
	0,619	0,083
0,650	0,611	0,041	0,045
	0,702	0,054
	0,654	0,006
	0,719	0,069
	0,667	0,017
0,600	0,598	0,004	0,036
	0,633	0,035
	0,631	0,031
	0,585	0,017
	0,542	0,060
0,550	0,639	0,041	0,032
	0,595	0,007
	0,558	0,044
	0,617	0,019
	0,573	0,029
0,500	0,562	0,038	0,026
	0,603	0,005
	0,632	0,035
	0,623	0,025
	0,605	0,007
0,450	0,481	0,033	0,025
	0,476	0,026
	0,459	0,011
	0,420	0,032
	0,458	0,008
0,400	0,446	0,046	0,030
	0,411	0,011
	0,434	0,036
	0,391	0,009
	0,426	0,026
0,350	0,374	0,024	0,022
	0,338	0,014
	0,385	0,037
	0,344	0,008
	0,336	0,016
0,300	0,260	0,038	0,024
	0,315	0,015
	0,286	0,016
	0,277	0,023
	0,291	0,011
0,250	0,220	0,032	0,027
	0,228	0,024
	0,229	0,023
	0,256	0,006
	0,284	0,034
0,200	0,228	0,028	0,024
	0,187	0,015
	0,214	0,016
	0,171	0,031
	0,222	0,024
0,150	0,164	0,013	0,027
	0,194	0,046
	0,127	0,023
	0,158	0,008
	0,128	0,024
0,100	0,151	0,051	0,029
	0,165	0,015
	0,139	0,013
	0,175	0,025
	0,178	0,026
0,050	0,030	0,022	0,025
	0,025	0,027
	0,031	0,028
	0,065	0,029
	0,081	0,033
0,000	0,033	0,033	0,029
	0,026	0,028
	0,031	0,033
	0,024	0,024
	0,023	0,023