Quais são as diferenças entre um medidor de nível ultrassônico e um medidor de nível por radar?

O nível é um dos parâmetros-alvo importantes no monitoramento de processos industriais. Na medição contínua de nível em diversos tanques, silos, piscinas, etc., é difícil dispor de instrumentos de medição que atendam a todas as condições de trabalho devido à grande variedade de condições de campo.

Entre eles, os medidores de nível por radar e ultrassônicos são amplamente utilizados em instrumentos de medição sem contato. Então, qual é a diferença entre um medidor de nível por radar e um medidor de nível ultrassônico? Qual é o princípio de funcionamento desses dois tipos de medição? Quais são as vantagens do medidor de nível por radar e do medidor de nível ultrassônico?

Primeiro, medidor de nível ultrassônico

Geralmente chamamos de onda ultrassônica as ondas sonoras com frequência superior a 20 kHz. A onda ultrassônica é um tipo de onda mecânica, ou seja, uma vibração mecânica que se propaga em um meio elástico. Ela é caracterizada por alta frequência, comprimento de onda curto, pequeno grau de difração e boa diretividade, podendo se propagar em forma de raio.

A atenuação ultrassônica em líquidos e sólidos é muito pequena, portanto a capacidade de penetração é forte, especialmente em sólidos opacos e pouco densos, onde o ultrassom pode penetrar dezenas de metros de comprimento. Ao encontrar impurezas ou interfaces, haverá reflexão significativa; a medição de nível por ultrassom é uma das aplicações dessa característica.

Na tecnologia de detecção ultrassônica, independentemente do tipo de instrumento ultrassônico, é necessário converter energia elétrica em emissão ultrassônica e, em seguida, recuperá-la como sinais elétricos. O dispositivo que realiza essa função é chamado de transdutor ultrassônico, também conhecido como sonda.

Durante o funcionamento, o transdutor ultrassônico é posicionado acima do objeto a ser medido e emite ondas ultrassônicas para baixo. A onda ultrassônica atravessa o ar, é refletida ao atingir a superfície do objeto e é recebida pelo transdutor, sendo convertida em um sinal elétrico. Após a detecção desse sinal, o circuito eletrônico o transforma em um sinal de nível para exibição e transmissão.

Dois, medidor de nível por radar

O modo de operação do medidor de nível por radar é o mesmo do medidor de nível ultrassônico, e o medidor de nível por radar também utiliza o modo de operação de transmissão-reflexão-recepção. A diferença reside no fato de que a medição do medidor de nível ultrassônico por radar depende principalmente do transdutor ultrassônico, enquanto o medidor de nível por radar depende da cabeça de alta frequência e da antena.

Os medidores de nível ultrassônicos utilizam ondas mecânicas, enquanto os medidores de nível por radar utilizam ondas eletromagnéticas de frequência ultra-alta (de alguns G a dezenas de G Hertz). As ondas eletromagnéticas viajam à velocidade da luz, e o tempo de percurso pode ser convertido em um sinal de nível por componentes eletrônicos.

Outro tipo comum de medidor de nível por radar é o medidor de nível por radar de onda guiada.

O medidor de nível por radar de onda guiada é um medidor de nível por radar baseado no princípio da reflectometria no domínio do tempo (TDR). O pulso eletromagnético do medidor de nível por radar propaga-se ao longo do cabo de aço ou da sonda à velocidade da luz. Quando encontra a superfície do meio medido, parte do pulso do medidor de nível por radar é refletida, formando um eco, e retorna ao dispositivo emissor de pulsos pelo mesmo caminho. A distância entre o transmissor e a superfície do meio medido é proporcional ao tempo de propagação do pulso, durante o qual a altura do nível do líquido é calculada.

Terceiro, as vantagens e desvantagens dos medidores de nível por radar e ultrassônico.

1. A precisão do ultrassom não é tão boa quanto a do radar;

2. Devido à relação entre frequência e tamanho da antena, o medidor de nível por radar com frequência mais alta é menor e mais fácil de instalar;

3. Como a frequência do radar é mais alta, o comprimento de onda é mais curto e há melhor reflexão em superfícies sólidas inclinadas;

4. A área cega da medição por radar é menor que a da medição ultrassônica;

5. Devido à frequência de radar mais alta, o ângulo do feixe de radar é pequeno, a energia é concentrada e a capacidade de eco é aprimorada, o que contribui para evitar interferências;

6. Comparado com medidores de nível ultrassônicos que utilizam ondas mecânicas, o radar basicamente não é afetado por vácuo, vapor de água no ar, poeira (exceto grafite, ferro-liga e outras poeiras de alta constante dielétrica), mudanças de temperatura e pressão;