ЖУРНАЛ «СТА» №1/2003

ния таких систем. Далее мы рассмотрим основные из них. Р УПОРНАЯ АНТЕННА Рупорная антенна по срав- нению со стержневой формирует более узкую диаграмму направлен- ности, к тому же с уменьшенными боковыми лепестками, которые при наличии какихлибо объектов за пределами главного лепестка диаграммы будут вызывать появле- ние ложных эхосигналов. Поэто- му основное правило заключается в использовании рупорной антен- ны с максимально возможными для конкретного случая размера- ми. Это обеспечит самую узкую диаграмму направленности и мак- симальное усиление сигнала. По сравнению со стержневой антенной рупорная менее чувст- вительна к отложениям материала контролируемой среды, наличию загрязнений или конденсата на ее поверхности. Рупор, действуя по- добно зонту, защищает излучатель от брызг контролируемой жидкости. Для радарных систем с рабочей частотой из- лучения 5,8 ГГц, обычно используемых для контроля уровня в технологических установках, предпочтительно использо- вание антенн с диаметром не менее 150 мм (6 дюймов). К сожалению, у большинства резервуаров размеры пат- рубков не удовлетворяют этому парамет- ру, и поэтому использование стержневой антенны становится едва ли не единст- венно возможным вариантом. Важным фактором является и химичес- кая совместимость материалов. Стержне- вая антенна может быть выполнена со встроенным уплотнением, в результате чего только один вид материала будет контактировать с контролируемой сре- дой. Для рупорной же антенны, как пра- вило, число таких материалов увеличива- ется до четырех: материал излучателя (ча- сто это фторопласт), материал рупора (обычно —нержавеющая сталь), проклад- ка фланца и, наконец, уплотнительное кольцо между излучателем и рупором. В этой ситуации необходимо убедиться в том, что все четыре материала совмести- мы с контролируемой средой. В некото- рых случаях может потребоваться приме- нение специальных материалов для изго- товления элементов рупорной антенны. С ИСТЕМА ОЧИСТКИ В тех случаях, когда на элементах ан- тенны возможно образование устойчи- вых отложений материала, уровнемер может быть оборудован системой очистки. Такая система обеспечи- вает подачу во внутреннюю зону рупора очищающей жидкости или газа че- рез специальный ка- нал в крепежном фланце антенны. Управ- ление подачей может осуществляться с помо- щью клапана, открываю- щегося через определен- ные промежутки време- ни. На одном из химиче- ских производств в Гер- мании столкнулись с проблемой налипания оксида титана на антенну радарного уровнемера. И только применение сис- темы очистки разрешило возникшую проблему и позволило добиться на- дежного измерения уров- ня материала. С ТЕРЖНЕВАЯ АНТЕННА Конфигурация уровнемера со стерж- невой антенной является самой по- пулярной, поскольку удовлетворяет требованиям почти 90% примене- ний. В основном она используется при наличии лишь небольших от- верстий в емкостях технологических установок. Сама антенна, как прави- ло, выполняется из Тефлона ® , кото- рый обладает исключи- тельной химической стой- костью и устойчивостью к воздействию высоких тем- ператур. Для монтажа стержне- вой антенны может использо- ваться резьбовой или фланце- вый узел крепления. У ДЛИНЕНИЕ СТЕРЖНЕВОЙ АНТЕННЫ Неэкранированная стержне- вая антенна эффективна только при установке в коротких пат- рубках. Для длинных патрубков и стояков можно использовать специальный удлинитель для того, чтобы обеспечить выход конической (активной) части антенны из патрубка. Макси- мальная рекомендуемая длина удлинителя стержневой антен- ны равна 100 мм. Большая дли- на может вызвать интерферен- ционные явления в патрубке. Для их исключения должна применяться экранированная стержневая антенна. Э КРАНИРОВАННАЯ СТЕРЖНЕВАЯ АНТЕННА В патрубке, используемом для уста- новки антенны, могут возникнуть пере- отражения излучаемого сигнала, кото- рые будут интерферировать с эхосигна- лом, отраженным от поверхности кон- тролируемой среды. Использование эк- ранированной стержневой антенны в этом случае обеспечит минимизацию па- разитного излучения сигнала в радиаль- ном направлении и соответственно уве- личение доли энергии микроволнового излучения вдоль стержня антенны. Такое решение наиболее часто приме- няется, когда размер или тип отверстия в резервуаре не позволяют использовать рупорную антенну. Так же как и удлини- тельный элемент для рупорной антенны, экран стержневой антенны обеспечивает передачу сигнала без паразитного излу- чения на участке антенны, проходящем через стояк или патрубок. Использова- ние экранированной стержневой антен- ны обычно рекомендуется для патрубков диаметром менее 100 мм (4 дюйма) и длиной более 100 мм. В ОЛНОВОДНАЯ АНТЕННА Волноводная антенна пред- ставляет собой отрезок трубы небольшого диаметра, идущей от уровнемера до дна резервуара и выполняющей роль волново- да. Такая антенна обеспечивает такой же эффект, как и установ- ка уровнемера в успокоительной или обводной трубе. Благодаря лучшей фокусировке сигнала и уменьшению потерь существен- но повышается отношение сиг- нал/шум системы. Кроме того, если контролируемая среда име- ет значительную турбулент- ность, а резервуар не оборудо- ван успокоительной трубой, то волноводная система становит- ся просто незаменимой. И, на- конец, с её помощью становит- ся возможным контроль уровня материалов с низкой диэлектри- ческой проницаемостью, таких как пентан и толуол. По сравнению с успокоитель- ной трубой волноводная антен- на позволяет избежать дополни- тельных работ по доработке конструкции резервуара на мес- АППА РАТ НЫ Е С Р Е Д С Т В А / ДАТ Ч ИКИ 29 СТА 1/2003 www.cta.ru Рис. 3. Уровнемер IQ Radar 300 с экранированной стержневой антенной (слева), с трубчатой антенной для продуктов с низкой диэлектрической проницаемостью (справа) Рис. 2. Уровнемер IQ Radar 300 со стержневой антенной и фланцевым креплением (слева), с рупорной антенной и удлиняющим волноводом из нержавеющей стали (справа)