Волноводно-радарные уровнемеры

Физический принцип измерений

Волноводные уровнемеры относятся к контактным уровнемерам. Уровнемер имеет блок с генератором сверхвысокой частоты (СВЧ), выход которого нагружен на волновод, который и является измерительным зондом. Волновод может иметь различные конструкции – коаксиальный, двойной стержневой, одинарный стержневой или тросовый.

Длина зонда конструктивно определяет диапазон измерений уровня. Электромагнитная волна с импульсной модуляцией (радиоимпульс) проходит по вертикальному волноводу-зонду с диэлектриком из окружающего воздуха. В месте соприкосновения зонда с жидкой средой в волноводе наступает резкая смена свойств диэлектрика, что приводит к рассогласованности высокочастотного тракта. При этом часть электромагнитной волны отражается и радиоимпульс направляется назад к приемному блоку уровнемера. По временной разности между передающим и приемным радиоимпульсами вычисляется высота уровня в единицах длины по формуле:

Высота уровня = (скорость электромагнитной волны × время задержки) / 2

Особенностью волноводных уровнемеров является их способность измерять уровень границы раздела двух различных несмешиваемых жидкостей в одном сосуде, например, нефти и воды. То есть можно настроить приём отраженных радиоимпульсов от следующей неоднородности диэлектрика в волноводном зонде.

Это свойство широко применяется в нефтедобывающей отрасли, где требуется отделить добытую нефть от сопутствующей воды. Таким же образом волноводный уровнемер можно настроить на нечувствительность к пенообразованию и достоверно измерять только уровень жидкости, покрытой cлоем пены.

Применение

Волноводные уровнемеры успешно применяются в сосудах, имеющих сложную геометрию, выносные камеры, ёмкости с высокими патрубками или с имеющимися внутренними конструктивными элементами.

Также эти уровнемеры применяются для измерений уровня веществ, имеющих нелинейную поверхность. Например, осыпающиеся порошкообразные вещества или сливающиеся жидкости с поверхностью в форме воронки.

Достоинства

• Измерение уровня границы раздела двух несмешиваемых жидкостей
  
• Измерение уровня как жидкостей, так и сыпучих веществ
  
• Измерение уровня веществ с нелинейной поверхность
• Нечувствительность к пенообразованию жидкостей
  
• Нечувствительность к давлению, температуре и составу паров и газов над рабочей средой

Ограничения

• Не допускается контакт зонда с конструктивными металлическими частями сосуда (кроме зондов коаксиального типа)
  
• При налипающей среде допускается применять только зонд из однопроводного волновода