Auch Kondensat auf der  Antenne kann dem Messsignal nichts anhaben

Auch Kondensat auf der Antenne kann dem Messsignal nichts anhaben. Bilder: Vega

| von Jürgen Skowaisa, Produktmanagement Radar bei Vega
  • Radarmesstechnik ermöglicht es, Füllstände ohne direkten Kontakt zum Medium zu messen.
  • Da Radarsignale in der Lage sind, nichtleitende Werkstoffe wie Kunststoffe, Glas oder Keramik zu durchdringen, können die Sensoren sogar komplett außerhalb von Behältern angebracht werden.
  • Beim neuen Füllstandradar Vegapuls 64 tragen mehrere Faktoren dazu bei, die Messung durch Schaugläser oder Kunststoffbehälter zu vereinfachen. Durch die deutlich niedrigere Frequenz (80 GHz) werden Störsignale bereits bei einer leichten Neigung zur Seite reflektiert, die Messung wird dadurch zuverlässiger.

Bislang wurde in dieser Anwendung kein Füllstandsensor eingesetzt, da alle getesteten Messverfahren und -techniken in dieser Anwendung nicht funktionierten. Oft war der Reaktor nicht komplett entleert, und beim erneuten Befüllen kam es zu einer Überfüllung. Um diese zu vermeiden, mussten die zuständigen Mitarbeiter jedes Mal prüfen, ob der Reaktor auch wirklich leer ist, damit die Befüllung gestartet werden konnte.
Dass bisher kein Messverfahren zur Füllstandmessung eingesetzt werden konnte, liegt an den extrem schwierigen Randbedingungen der Anwendung. Die niedrige Dielektrizitätszahl des Mediums, das Rührwerk, entstehendes Kondensat und die Messung durch das Glasfenster sind schwer zu beherrschende Parameter. Der Einsatz des 80-GHz-Radars hat jedoch schnell gezeigt, wo die Vorteile der neuen Radarsensoren liegen. Durch die im Sensor integrierte STC-Funktion gibt es nur sehr wenig Reflexionen vom Glasfenster selbst. Die gute Fokussierung und der hohe Dynamikbereich ermöglichen eine zuverlässige Messung, trotz des Rührwerks, des Dampfes und der schlechten Reflexionseigenschaften des Mediums.

Füllstand in Glaskolben und Kunststoffbehältern von außen gemessen
In einem weiteren Einsatzfall bei einem Hersteller pharmazeutischer Grundstoffe muss der Füllstand in einem Glaskolben während des Destillationsprozesses von Lösungsmitteln gemessen werden. Aufgrund der Größe bisheriger Radarantennen war die Montage schwierig, und es konnte nicht der gesamte zu messende Bereich abgedeckt werden.
Das kleine Antennensystem des hochfrequenten Radargeräts eignet sich ideal für die Installation bei einer solchen Anwendung. Durch die gute Fokussierung und hohe Dynamik empfängt der Sensor ein zuverlässiges Signal, auch bei einer Messung von außen durch die Glaswand hindurch.
In vielen Produktionsprozessen in der Chemie werden kleine Mengen verschiedener Chemikalien benötigt, um die Eigenschaften bestimmter Produkte zu verbessern. Die Medien werden in kleinen, transportablen Kunststoffbehältern direkt in den Produktionsbereichen bereitgestellt. Die Füllstandmessung stellt die Versorgung für den laufenden Prozess sicher. Das Radargerät ermöglicht auch hier eine zuverlässige Messung von außen, und durch den großen Dynamikbereich spielt Schaum z. B. bei Flockungsmitteln keine Rolle.

Zum neuen Radargerät
Fokussierung bei 80 GHz
Das Füllstandradar Vegapuls 64 arbeitet im Gegensatz zu anderen Geräten nicht mit einer Sendefrequenz von 26 GHz, sondern mit 80 GHz. Dadurch wird das Messsignal stark fokussiert und eine große Messdynamik erreicht. Ein Radarsensor kann nur durch den korrekten Füllstand messen, wenn auch ein richtiges Füllstandecho vorhanden ist. Weisen die Störsignale die gleiche Größe wie das Füllstandecho auf,  ist eine zuverlässige Messung nicht möglich. Bisher galt: Bei einem Radarsensor mit 26 GHz Sendefrequenz betrug der Öffnungswinkel bei einer Antennengröße von DN 80 etwa 10°. Beim 80-GHz-Gerät liegt er bei nur noch 3°. Dadurch kann der Sensor selbst in Behältern mit Einbauten oder bei Anhaftungen an der Behälterwand sicher eingesetzt werden, weil der Strahl einfach daran vorbeigeht.

Zur Technik
Sensitivity Time Control
Die Sensitivity Time Control (STC) bzw. Empfindlichkeits-Zeitsteuerung wird dazu eingesetzt, Störreflexionen im Nahbereich des Sensors zu reduzieren. Die Verstärkung des Signals wird dabei zeitabhängig geregelt. Echos, die in der Nähe der Antenne entstehen, werden dabei gedämpft. Mit „Zeit“ ist beim Radargerät der Abstand zwischen Senden und Empfangen gemeint.  Somit ist die Zeit gleichbedeutend mit der Distanz. Bei Geräten mit STC-Funktion wird das Signal mit zunehmender Empfangszeit (Abstand zum Sensor) kontinuierlich erhöht. Störsignale im Nahbereich, beispielsweise Reflexionen, die an einer Behälterwand oder einem Schauglas direkt vor der Antenne entstehen, werden dadurch gedämpft.

Weitere Produktdetails zum Vegapuls 64 finden Sie auf der Website des Herstellers.

Zum Thema Radar-Füllstandmessung finden Sie weitere Artikel auf unserem Portal.

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