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IMPULSRADAR-TECHNOLOGIE
 
IMPULSRADAR

Von den beiden heute am häufigsten angewendeten Radar-Technologien arbeitet Magnetrol mit dem Impulsradar-Verfahren anstatt mit dem FMCW-Radar (frequenz­modulierter Dauerstrich­radar). Der Impuls­radar arbeitet im Zeitbereich, und sein Betrieb ist nicht so kompliziert und teuer wie der des FMCW-Radars.

Weil Echos zeitlich diskret und getrennt sind, ist der Impuls­radar effizienter, wenn es ums Sortieren von Fremd­echos und Auswählen des Echos geht, das vom tatsächlichen Füllstand erzeugt wurde. Impulsradar bietet zudem ausgezeichnete Mittel­bildungs­eigenschaften, die bei Anwendungen wichtig sind, bei denen das Rücklauf­signal von den nachfolgend in „Die drei Ds des Radar“ beschriebenen Faktoren gedämpft wird.

Anders als echte Impuls­geräte, die eine einzige, scharfe (schnell ansteigende) Wellenform mit Breitband­energie aussenden, sendet der Impulsradar kurze Impulse von 6 GHz oder 26 GHz aus und misst die Übertragungs­dauer des Signals, das von der Flüssigkeits­oberfläche reflektiert wird. Die Distanz wird anhand der folgenden Gleichung berechnet:

Distanz = C x Übertragungs­dauer/2 (C = Licht­geschwindig­keit)

Danach wird unter Einbeziehung der Behälter­höhe und der Sensor-Offset-Informationen der Füllstandermittelt. Der genaue Referenz­punkt für Distanz- und Füllstand­berechnungen ist der Sensor­referenz­punkt an einem NPT-Gewinde (unten), BSP-Gewinde (oben) oder Flansch (vorne).

Die „Drei Ds des Radar“ – Radaranwendungen werden von drei grund­legenden Bedingungen beeinflusst: (1) Epsilonwert (Dielectric) des Prozess­mediums; (2) Distanz (Distance) bzw. Mess­bereich der Anwendung; und (3) verschiedene Störungen (Disturbances), die das Radar­signal dämpfen oder stören.

Medien mit niedrigem Epsilon­wert können das Rücklauf­signal des Radars schwächen und so den effektiven Mess­bereich des Geräts verkleinern. Impulsradar bietet präzise Messungen selbst bei niedrigem Epsilon­wert, bei Anwendungen mit extrem niedrigem Epsilon­wert – etwa bei Flüssig­gas, Kraftstoffen und Lösungs­mitteln – ist jedoch u.U. Guided Wave Radar die geeignetere Radar­technologie.

Die Distanz bzw. der Messbereich des Impuls­radars hängt vom gewählten Antennen­typ, der Dielektrizitäts­konstante der Medien und eventuell vorhandenen Signal­störungen ab. Störungen aufgrund von Turbulenzen, Schaum, Falschzielen (Störobjekten im Behälter, die Falsch­echos erzeugen), Mehrfach­reflexionen (Reflexionen vom Behälter­dach) oder starke Füllstand­schwankungen können die Radar­signale schwächen, zerstreuen oder vervielfachen. Auch sehr hohe oder sehr niedrige Flüssigkeits­füllstände können Probleme verursachen.

Signal­bearbeitung – Die Signal­bearbeitungs­funktion von Radar ist von wesent­licher Bedeutung, weil Radar Interferenz­wirkungen ähnlich denjenigen zeigt, die Licht beeinträchtigen. Tatsächlich ist es die Qualität der Signal­bearbeitung eines Gerätes, die den Unterschied zwischen den heute führenden Radar­mess­umformern und anderen Geräten ausmacht.

Impulsradar unterscheidet dank seiner ausgefeilten Signal­bearbeitungs­funktion den wahren Füllstand von Falsch­zielen und anderem Hinter­grund­rauschen. Die Impulsradar-Schaltung ist äußerst energie­sparend, sodass kein Tastverhältnis für eine wirksame Messung erforderlich ist. Aus diesem Grund kann der Impuls­radar auch starke Schwankungs­raten bewältigen, bei denen andere elektronische Radar­mess­umformer versagen. Der Impulsradar verfügt zwar über leistungs­fähige Funktionen zum Erkennen und Abweisen von Falschzielen, das Verringern von Falschziel­reflexionen hängt jedoch in hohem Maße von einer korrekten Installation und Ausrichtung ab.

Antennen – Die Antennen des Mess­umformers senden und empfangen das Radarsignal. Der maximale Messbereich jeder Antenne hängt in erster Linie von der Dielektrizitäts­konstante und dem Turbulenz­grad ab. Hornantennen messen Medien mit einem Epsilon­wert ab 1,4 aufwärts, Stabantennen ab 1,7 aufwärts.

Vorteile – Impulsradar misst präzise und zuverlässig ein breites Spektrum an Medien unter den verschiedensten Prozess­bedingungen: von ruhigen Produkt­flächen und Medien auf Wasser­basis bis hin zu turbulenten Flächen und korrosiven Kohlen­wasserstoff-Medien. Als berührungs­loses Gerät ist der Impulsradar nicht von den Komplikationen betroffen, die entstehen, wenn eine Sonde die Prozess­medien berührt, so etwa Ansatz­bildung durch viskose Medien oder Korrosion durch korrosive Chemikalien. Je größer der Messbereich ist, desto mehr erweist sich Radar angesichts der Kosten von Sonden mit erweiterten Längen als wirtschaft­liche Lösung. Radar bleibt nahezu unbeeinflusst von Temperatur, Druck, vorhandenen Dämpfen oder Luft­bewegungen im freien Raum eines Behälters. Veränderungen der Dichte, der Leitfähigkeit oder der Dielektrizitäts­konstante haben ebenfalls keine Auswirkungen auf
 




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