A lényegre összpontosít
A VEGAPULS 69 radaros szintmérő családot a 79 GHz-es mérőfrekvencia emeli ki versenytársai közül. Ezen a frekvencián szűkebben nyalábolható a radarsugár, amely révén jobban elkülöníthető a mérendő anyag felszíne a környezettől. Az új szintmérő családdal a radaros szintmérés „magasabb osztályba lép”.
Szűkebben fókuszált sugárnyaláb: pontosabb radaros szintmérés
A radaros szintmérő műszerek sikertörténete jelentősen felülírta az ipar számos ágazatában korábban használt mérési elvek, például az ultrahang-reflexiós elvű szintmérés jelentőségét. A radaros szintmérők alkalmazási területe fokozatosan szélesedik, ezért előnyeit a felhasználók egyre több szakterületen élvezhetik. A szakértők azonban egyetértenek abban, hogy olyan szintmérő műszert eddig még nem találtak ki, amely valóban mindenféle alkalmazásban egyaránt használható lenne. A magasabb üzemi frekvenciák használatba vétele és innovatív konstrukciója révén az új VEGAPULS 69 nagyon közel kerül ehhez az ideális állapothoz.
A németországi Stiltachban működő VEGA cég 2014-ben mutatta be a VEGAPULS 69 műszercsaládot, amely jól megközelíti azt az igényt, hogy az ömlesztett szilárd anyagok szintmérésének univerzális eszköze lehessen. Ezek a szintmérő műszerek 79 GHz-es frekvencián üzemelnek. Ezen a frekvencián az adóból kibocsátott sugárnyaláb sokkal erősebben fókuszálható. Ez különösen a sokféle alkalmazásban használt tartályok belsejében jelent előnyt a reflektált mérőjel és a zavarójelek jobb szétválasztása miatt.
Az új mikrohullámú alkatrészekből épült vevővel még a leghalványabb reflektált jel is mérhető. Még az olyan gyengén reflektáló anyagfajtáknál (mint például műanyag poroknál vagy faforgácsnál) is, amelyek szintjét korábban igen nehéz volt mérni, az új technológia megbízható mérést tesz lehetővé. Emiatt a VEGAPULS 69 sokkal szélesebb körben használható elődeinél. Még 120 m-es távolságnál és ±5 mm-es elvárt pontosságnál is elegendő tartalékkal rendelkezik ahhoz, hogy olyan szokatlan körülmények között is használni lehessen, mint bányaaknákban vagy a konvejor-rendszereknél.
A VEGAPULS 69 javított fókuszálása a teljes méréstartományban csökkenti a mérési bizonytalanságot
A jobb fókuszálás előnyei
A kisugárzott radarhullám nyílásszöge – azaz a fókuszálás – két tényezőtől függ: az adási frekvenciától és az aktív antennaterülettől. Ez azt jelenti, hogy azonos antennamérettel a nagyobb frekvenciájú jel sokkal jobban fókuszálható. A VEGAPULS 69 adója közelítőleg 79 GHz frekvenciájú jelet állít elő, amelyet egy 75 mm méretű antenna sugároz ki. Az ezzel elérhető sugár nyílásszöge csupán 4°. Az összehasonlítás kedvéért 26 GHz-en ugyanilyen méretű antennával 10°-os a sugárzási kúpszög. A 79 GHz-es szűk sugárkúp tehát úgy irányítható, hogy ne verődjön vissza a tartály belsejében található szerelvényekről és a falon képződő lerakódásokról. Ezzel a mérés pontosabbá és megbízhatóbbá válik.
Egy radarszenzor csak akkor képes a valódi szintet mérni, ha a mérendő felszínről tiszta reflektált jel verődik vissza. Az ömlesztett szilárd anyagok mérésére különösen érvényes az a megállapítás, hogy ha a zavarójelek és a felületről visszavert jel hasonló nagyságú, a megbízható mérés lehetetlen. Ebből következik, hogy a fókuszálás mértéke kritikus fontosságú a pontos mérések elvégzéséhez. A keskeny sugárnyaláb tehát minden olyan mérési feladat megoldását előnyösen befolyásolja, amelyre a gyenge visszavert jel a jellemző, mint például az alacsony dielektromos állandójú műanyag-granulátumok szintmérése esetében. A porszerű és szemcsés állagú műanyagokat rendszerint magas, nagyon keskeny tartályokban tárolják. Ezekben a kerületük mentén futó hegesztési varratok – legyenek akár csak néhány mm szélességűek is – gyakran okoznak zavaró reflexiókat a silókban. A legrosszabb esetben akár 50 centiméterenként is lehetnek ilyen hegesztések, amelyek hamis visszaverődései között teljesen el is veszhet a hasznos jel. Emiatt a korábbi technológiákkal mindig – a gyengén reflektáló műanyag porok esetében pedig különösen – nehéz volt a helyes jel kiszűrése. Bizonyos esetekben nagy átmérőjű parabolaantennákat kellett használni a jó fókuszálás érdekében, hogy csökkentsék a zavaró reflexiók hatását.
Nagy hasznát veheti a kis nyílásszögnek egy másik alkalmazástípus is, amelyben szegmentált felépítésű tartályokat vagy keverősilókat használnak – például a cementiparban. Az ilyen keverősilók belső terét trapézszerűen elrendezett síkok osztják szegmensekre. Az ömlesztett szilárd anyagoktól eltérően ezekről az osztósíkokról nagyon erős zavarójelek verődnek vissza, amelyek hatását korábban csak komoly ráfordításokkal, nagyon bonyolult kiértékelő algoritmusokkal lehetett kiiktatni. Az új technológia jobb fókuszálásával pontosabb és megbízhatóbb mérési eredmények adódnak.
De még az egyszerű, problémamentes alkalmazások is profitálhatnak az erősen fókuszált sugár előnyeiből, ugyanis a kisebb mérési bizonytalanság az egész mérési tartományban fenntartható. Az egységes, univerzálisabban használható műszerekre való áttérés a beszerzést és a készletezést is egyszerűbbé és kényelmesebbé teszi.
A VEGAPULS 69 karimás változatának rozsdamentes acélból készült, billenthető rögzítőszerelvénye segítségével az antenna kényelmesen beállítható
Szélesebb dinamikatartomány
A radarszenzorok dinamikatartománya azt jelenti, hogy milyen tartományban használható a radar, azaz mekkora a (dB-ben kifejezett) különbség a legnagyobb és legkisebb visszavert jel között. Minél nagyobb a dinamika, annál szélesebb tartományban használható a szenzor.
Az új VEGAPULS 69 szenzor igen nagy, 120 dB-es dinamikatartománya miatt még a legkisebb visszavert jel is érzékelhető. Ezzel még kisebb mérési bizonytalanság érhető el olyan jól reflektáló anyagoknál, mint a szén, az érc vagy a kőzetek. A rosszul reflektáló közegeknél, mint a műanyag porok, a pernye vagy a száraz fűrészpor, az új technológiával jobb minőségű méréseket végezhetünk. Még az olyan kismértékben reflektáló anyagok mérése is lehetségessé válik, mint a polisztirol granulátum vagy a Si-alapú aerogél. Az univerzális alkalmazhatóság különösen nagy előny az olyan szenzoroknál, amelyekkel változatos összetételű anyagok szintjét kell mérni. Például a malomipari silókban sokszor tárolnak különböző anyagokat; ugyanabban a silóban például tárolhatnak búzát, kukoricát vagy korpát is. Az eltérő anyagok nagyon különböző radarvisszaverő képességéhez a méréstechnológiának alkalmazkodnia kell. Az új radartechnológia nagy dinamikatartománya miatt az alkalmazási lehetőségek széles körűek.
Az új VEGAPULS 69 két változatban rendelhető. Az egyszerű változatnak egy könnyű polipropilén műanyag antennája van. A lencseantennát a karimába építik be
Nagy méréstartomány
Egy teljes rendszer minőségi jellemzőinek egyike a méréstartomány. A jó fókusznak és a nagy dinamikatartománynak köszönhető, hogy a VEGAPULS 69 még 120 m-ről is képes mérni egy rosszul reflektáló anyagfelület távolságát. A rendszert úgy tervezték, hogy ugyanígy viselkedjen a legkisebb méréstartományokban is. Ez előnyös a szállítószalagok üzemeltetői számára, ahol nagyon nehéz körülmények között kell távolságot mérni. A gyors mérés itt azért szükséges, mert a szállítószalag pozíciója nagyon gyorsan változik. Az új VEGAPULS 69 mérési ciklusideje ±5 mm pontosságnál 1 s alatt van. Ugyanilyen fontos ismerni a magasságot a kőfejtésnél és a bányászatban használt ejtőaknáknál is. A jó fókuszálás ugyancsak fontos szerepet játszik ezekben az alkalmazásokban is, mert a kőzetbe vájt akna falának durva felületén kevesebb zavaró reflexió keletkezik.
A mérőműszer felszerelése
Az új VEGAPULS 69 két változatban rendelhető. Az egyszerű változatnak polipropilén műanyag antennája van, míg a lencseantennás változat karimás szerelvénybe integrált kivitelű. Az antennák érzéketlenek a lerakódásokra, és még mostoha környezeti körülmények között is zavartalanul működtethetők. A karimás változat jó minőségű, rozsdamentes acélból készült, állítható szögű tartóval rendelkezik, amellyel a szenzor állásszöge ±10°-os tartományban kényelmesen beállítható. A mobiltelefonos vízszintező alkalmazás sikerén felbuzdulva a VEGA mérnökei egy különleges megoldással álltak elő: kifejlesztettek egy okostelefon-alkalmazást, amellyel a szintmérő műszer a kívánt dőlésszögbe állítható. Ennek érdekében az okostelefont egyszerűen rá kell helyezni a műszerházra, és a szenzor gyorsan a legmegfelelőbb szögbe állítható.
Az extrém nagy szennyezéssel járó alkalmazásokhoz sűrített levegős lefúvatással működő tisztítószerelvény rendszeresített tartozék. Ez a megoldás különösen előnyös a faforgács és a fűrészpor szintmérésénél keletkező szálló por miatt. A felhasználó ezenkívül a VEGAPULS 69 által nyújtott dinamikus reflexiókövetés előnyeit is élvezi.
A szenzor folyamatos szintmérésre és határérték-kapcsoló feladatokra egyaránt használható. Az előbbi esetben a mért töltési magassággal arányos távadójelet állít elő a műszer, amelyet akár megjelenítésre vagy irányítástechnikai rendszer analóg bemeneti jeleként is fel lehet használni. A határérték-érzékelésnél a műszer a mért töltési magasságot egy küszöbértékkel hasonlítja össze, amelynek átlépésekor egy kapcsolójel értéke megváltozik. Ezt például a töltőrendszer indítására és leállítására lehet felhasználni, ahol a beavatkozó egy szállítószalag vagy egy szeleppel vezérelt pneumatikus szállítórendszer lehet, de a folyamatirányító rendszer is felhasználhatja digitális bemenőjelként.
A folyamatos mérések kiegészítésére további szintkapcsoló szenzorok is megtalálhatók a VEGA kínálatában (VEGAVIB, VEGAWAVE, VEGACAP), amelyek a biztonság további növelésére vagy független érzékelőrendszerként használhatók. A mért értékek továbbfeldolgozására a VEGA a jelfeldolgozó eszközök egyéb széles választékát ajánlja az egyszerű folyamatmegjelenítőktől a mérési eredményeket Ethernet-hálózaton vagy vezetékmentesen továbbítani képes mérőműszerekig. A VEGA Inventory System pedig optimális logisztikai megoldást kínál a nyersanyagforgalom menedzselésére a szállítótól a gyártásig vezető úton.
Meggyőző gyakorlati eredmények
Az új radaros szintmérő műszereket a forgalomba hozatal előtt különféle tesztalkalmazásokba építették be. Ezekben regisztrálták a reflektált jelek idődiagramjait, és ezen az alapon átdolgozták és optimalizálták a jelfeldolgozó algoritmusokat. 2014 júniusától kezdve a műszer nullszériáját különféle valós alkalmazásokba építették be világszerte. Még ugyanebben az évben megkezdték a normál sorozatgyártású VEGAPULS 69 forgalmazását is.
A VEGA Grieshaber KG termékeinek magyarországi képviseletét a Datcon Ipari Elektronikai Kft. látja el.
Szerző: Jürgen Skowaisa – radartermék-menedzser – VEGA Grieshaber KG
DATCON Ipari Elektronikai Kft.
1148 Budapest, Fogarasi út 5. 27. épület
Tel.: +36 1 460 1000, fax: +36 1 460 1001
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.datcon.hu • www.vega.com
Még több VEGA
Címkék: Datcon Kft | VEGAPULS
