Füllstandmessung Füllstand und Förderung messen unter extremen Bedingungen

Autor / Redakteur: Jürgen Skowaisa / Wolfgang Geisler

Berührungslos messende Mikrowellen-Sensoren werden in verschiedenen Industriebereichen zur Füllstandmessung eingesetzt. Im Schüttgutbereich kommt es bei Umgebungsbedingungen wie hohen Temperaturen, hohem Staubanfall und abrasivem Schüttgut besonders auf robuste Systeme an. Durch einfache Zubehörteile können die Sensoren für die jeweilige Anwendung optimiert werden.

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(Bild: Vega Grieshaber)

Füllstandmessungen in abrasiven Medien oder bei hohen Temperaturen sind eine Herausforderung für die eingesetzte Messtechnik. Mechanische Systeme sind hier aufgrund des starken Verschleißes nicht ideal. Mikrowellenbasierte Systeme können bei Bedarf mit einfachen Anbauteilen an verschiedene Anwendungen angepasst werden, wo sie dann zuverlässig und ohne zusätzliche Wartung arbeiten, so z.B. in der Lebensmittelherstellung, bei der Holz- oder Papierverarbeitung, in der Baustoffindustrie oder in Kraftwerken. Oftmals reichen Standardgeräte, die durch ein entsprechendes Antennensystem an die Aufgabe angepasst werden.

Anwendungen bei extremen Temperaturen, mit abrasivem Material oder bei starkem Staubanfall erfordern eine spezielle Anpassung, um optimal zu funktionieren. Diese meist rein mechanische Anpassung ist im Vergleich zum Aufwand bei ausschließlich mechanisch messenden Systemen eher einfach. Damit kann man die physikalisch bedingten Vorteile der Mikrowellen nutzen, ohne gleich den Sensor neu entwickeln zu müssen.

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Bei der Anpassung auf die verschiedenen Anwendungen kommen einem zwei Grundcharakteristiken der Radar- bzw. Mikrowellen entgegen: Sie folgen den inneren Oberflächen von Rohren (so genannte Wellenleiter) und sie durchdringen auch nicht leitende Materialien.

Eigenschaften von Mikrowellen

Da sie auch nicht leitende Materialien wie Glas, Kunststoff oder Keramik durchdringen, können Messungen direkt durch Fenster aus diesen Materialien durchgeführt werden. Dabei wird ein Teil der Mikrowellen reflektiert und läuft zurück zum Transmitter. Bei der Grenzstanderfassung wird nur die Signalabschwächung durch das zu messende Material erfasst. Die aus der teilweisen Reflexion des Signals resultierende leichte Abschwächung kann mittels entsprechender Kalibrierung kompensiert werden.

Bei der kontinuierlichen Füllstanderfassung erzeugt die Reflexion durch das Fenstermaterial ein Störsignal, das von Art und Dicke sowie der Ausrichtung des Fensters abhängt. Keramikmaterial beispielsweise verursacht stärkere Reflexionen als Kunststoff, Oberflächen senkrecht zur Wellenausbreitung erzeugen stärkere Störsignale als schräg stehende. Deshalb empfiehlt sich die Installation des Fensters schräg zur Strahlrichtung, wenn man mit Radarwellen messen will. Da dünne Materialschichten kaum eine Signalbeeinträchtigung verursachen, kann man einen Sensor mit einfachen Abdeckungen aus Kunststoff oder Kunstfasern vor Staub schützen.

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