Wie das Radar Schüttgut lernte

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Emerson Process Management GmbH & Co.OHG

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Die Lösung scheint einfach. Im Grunde geht es um einen sehr schmalen Strahl und eine kleine Wellenlänge. Lasersysteme, die beide Bedingungen erfüllen, versagen aber bei Staubentwicklung – der Strahl dringt nicht durch – und bei Verschmutzung der Sendefläche.

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Kontinuierliche Überwachung

Beispielhaft für die berührungslose Radarmessung ist das Sitrans LR560, ein 78-GHz-FMCW-Radar-Füllstandmessumformer in Zwei-Leiter-Technik für Messbereiche bis 100 m. Er eignet sich für die kontinuierliche Überwachung von Schüttgütern in Silos. Die Plug-und-Play-Fähigkeit eignet sich ideal für die meisten Anwendungen mit Schüttgütern, selbst bei extremer Staubentwicklung und hohen Temperaturen bis 200 ºC. Die Konstruktion ermöglicht eine sichere, einfache Programmierung mit dem Ex-geschützten (eigensicheren) Infrarot-Handprogrammiergerät. Der Gehäusedeckel muss also in keinem Fall für eine entsprechende Anpassung geöffnet werden.

Das Gerät integriert ein optionales, grafisches Local Display Interface für einfache Einstellung und Bedienung durch einen intuitiven Schnellstartassistenten. Die Echoprofilanzeige unterstützt die Diagnose. Der Schnellstartassistent erleichtert den Startvorgang; für den grundlegenden Betrieb sind daher nur einige wenige Parameter einzustellen.

Scharfe Bündelung

Durch spezielle Antennen (Linsenantenne) ist man nun in der Lage eine Strahlkeule von vier Grad zu erreichen. Damit leuchtet man in 20 m Entfernung gerade mal einen Fleck von weniger als 1,5 m Durchmesser aus. Zudem wird durch die Verwendung der Linsenantenne der Strahl sehr scharf gebündelt und die Mikrowelle stark fokussiert.

Mit der Verwendung von höheren Frequenzen (78 GHz anstatt 24 GHz) wird das Reflektionsverhalten der Mikrowelle von schrägen Oberflächen, wie sie bei Schüttgütern häufig auftreten, stark verbessert. Die Strahlung bei dieser Frequenz passt sehr viel besser zu der Stufenbildung der Schüttgutpartikel bei schrägen Oberflächen als die 24-GHz-Technologie. Es ergibt sich ein sehr hoher Anteil an direkten Signalen, die wiederum zu einem saubereren Messergebnis führen.

Auch der Skip-Effekt trägt dazu bei: Das direkte Reflektionsverhalten ist abhängig von der Frequenz der auftreffenden Strahlen – oder genauer: umgekehrt abhängig von deren Wellenlänge. Also je höher die Frequenz der Strahlung, desto geringer deren Wellenlänge und umso stärker die direkte Reflektion von den „Partikelstufen“ des Schüttkegels.

Als Fazit lässt sich festhalten: Seit über zwei Jahren hat das 78-GHz-Radar in den verschiedensten Industrien Einzug gehalten. Eine Vielzahl von Applikationen konnte mittlerweile berührungslos und mit einfacher Inbetriebnahme gelöst werden.

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Füllstandsüberwachung

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