Радарные датчики уровня
В датчиках уровня используются самые передовые технологии в области СВЧ и микропроцессорной техники. Датчики уровня являются "интеллектуальными" устройствами, объединяющими в себе и измерительную часть, и обработку полученного сигнала, интерфейсные устройства.
Датчик уровня построен по принципу ЛЧМ-радиолокатора, более известна иностранная транскрипция - FMCW. Это один из классических методов радарного (радиолокационного) измерения расстояния позволяющий минимизировать влияние паразитных помех и помех связанных с неровностями (волнениями) поверхности измеряемого продукта.
Принцип действия прибора заключается в следующем. Микроволновой генератор датчика уровня формирует радиосигнал, частота которого изменяется во времени по линейному закону (линейный частотно-модулированный сигнал). Этот сигнал излучается в направлении продукта, отражается от него и часть сигнала, через определенное время, зависящее от скорости света, возвращается обратно в антенну. Излученный и отраженный сигнал смешиваются в датчике уровня и в результате образуется сигнал частота которого равна разности частот принятого и излученного сигнала, соответственно пропорциональна времени распространения, и соответственно расстоянию от антенны до измеряемого продукта. Дальнейшая обработка сигнала осуществляется микропроцессорной системой датчика уровня и заключается в точном определении частоты результирующего сигнала и пересчете ее значения в значение уровня наполнения резервуара.
Обработка сигнала в датчиках уровня построена с применением процессоров цифровой обработки сигналов (DSP) и благодаря этому, а также использованию оригинальных алгоритмов и технологий, она производится в реальном масштабе времени без длительного накопления информации свойственного классическим ЛЧМ (FMCW) радарным уровнемерам.
Отраженный, а значит и результирующий сигнал, несущий в себе информацию об уровне продукта, содержат также и различные шумовые и паразитные составляющие, это связано с тем, что измерение производится в реальных условиях возможных волнений продукта, неполных отражений радиосигнала и его частичного поглощения поверхностью измеряемого продукта. Поэтому результирующий сигнал подвергают спектральному анализу. Для этого полученный сигнал внутри датчика уровня оцифровывается, и преобразуется в "спектр". Далее при помощи специальных алгоритмов спектрального анализа, в реальном масштабе времени фильтруются паразитные составляющие сигнала и с высокой точностью определяется частота результирующего сигнала, соответствующая уровню продукта. Причем, благодаря использованию современной элементной базы, а также применению собственных оригинальных алгоритмов обработки, весь цикл измерения (в зависимости от условий измерения) занимает примерно 0,2 сек.
Процессы измерения уровня и процесс связи по интерфейсу в датчике уровня проходят независимо, а использование стандартной линии связи (RS485 - витая пара) и стандартного протокола (MODBUS) позволяет использовать датчик уровня как автономное устройство. Т.е. датчик уровня устанавливается на резервуаре, к нему подводится питание и витая пара, после чего он начинает функционировать в соответствии с заложенной в него программой и теми командами, которые может давать ему центральный компьютер или любое другое устройство, поддерживающее протокол MODBUS.