سنسور سطح راداری (Radar Level Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور سطح راداری (Radar Level Sensor) :
سنسور سطح راداری یک سنسور پیشرفته و غیرتماسی است که از امواج الکترومغناطیسی (رادار) در محدوده مایکروویو (معمولا ۶ تا ۲۶ گیگاهرتز و بالاتر) برای اندازه گیری سطح مایعات و جامدات استفاده می کند. این سنسورها به دلیل عملکرد مطمئن در شرایط سخت فرآیندی (دما و فشار بالا، بخار، گرد و غبار، کف) و دقت بالا، در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و شیمیایی بسیار محبوب هستند. دو تکنولوژی اصلی در سنسورهای سطح راداری وجود دارد: پالس رادار (Pulsed Radar) و رادار موج پیوسته با مدولاسیون فرکانس (FMCW - Frequency Modulated Continuous Wave).
پالس رادار: مشابه سنسور اولتراسونیک عمل می کند. یک پالس کوتاه مایکروویو به سمت سطح ماده ارسال می شود و زمان رفت و برگشت آن اندازه گیری می شود. فاصله
\[ d = \frac{c \times t}{2} \]است که
\[ c \]سرعت نور است. این روش ساده تر و کم هزینه تر است، اما دقت آن در فواصل کوتاه محدود است.
رادار FMCW (محبوب تر و دقیق تر): یک موج پیوسته با فرکانس مدوله شده (معمولا به صورت خطی افزایش یا کاهش می یابد) ارسال می شود. این موج به سطح برخورد کرده و بازمی گردد. فرکانس سیگنال بازگشتی در لحظه دریافت با فرکانس سیگنال ارسالی در آن لحظه متفاوت است (چون سیگنال ارسالی در طول زمان تغییر کرده است). اختلاف فرکانس (
\[ \Delta f \]) متناسب با زمان رفت و برگشت و در نتیجه متناسب با فاصله است:
\[ \Delta f = \frac{2B d}{c T_m} \]که
\[ B \]پهنای باند مدولاسیون،
\[ T_m \]دوره مدولاسیون و
\[ c \]سرعت نور است. با انجام تبدیل فوریه بر روی سیگنال اختلاف فرکانس، فاصله (و در نتیجه سطح) با دقت بسیار بالا به دست می آید.
\[ d = \frac{c \cdot \Delta f \cdot T_m}{2B} \]مزایا:
غیرتماسی و بدون نیاز به تماس با ماده.
عملکرد عالی در شرایط سخت: تحت تأثیر دما و فشار بالا، بخار، گرد و غبار، کف و چگالش قرار نمی گیرد (برخلاف اولتراسونیک).
دقت بالا (در حد میلی متر در نوع FMCW).
مناسب برای طیف وسیعی از مایعات و جامدات.
معایب: هزینه بالاتر نسبت به بسیاری از سنسورهای دیگر، تأثیرپذیری از ثابت دی الکتریک ماده (برای موادی با
\[ \epsilon_r \]بسیار پایین، مانند هیدروکربن های سبک، سیگنال بازگشتی ضعیف است)، و نیاز به آنتن مناسب برای کاربردهای خاص.
کاربردها: اندازه گیری سطح در مخازن ذخیره نفت و مشتقات، راکتورهای شیمیایی، سیلوهای سیمان و غلات، مخازن تحت فشار و دما بالا، و صنایع غذایی.
