Pilih frekuensi yang tepat untuk pemancar level radar.

Teknologi pemancar level radar terus meningkat selama 40 tahun terakhir, dan sekarang menjadi salah satu teknologi yang paling banyak digunakan untuk pengukuran tingkat industri Pemancar radar umumnya terbagi menjadi dua jenis: radar gelombang terpandu (GWR), yang menggunakan probe atau kabel kontak, dan radar non-kontak, yang mengirimkan gelombang mikro melalui antena tanpa menyentuh medium.

Dalam beberapa tahun terakhir, pemancar level radar non-kontak juga mengalami perkembangan baru dalam cara mereka memilih frekuensi gelombang mikro. Perangkat ini biasanya hadir dalam tiga rentang: frekuensi rendah (6 hingga 11 GHz), frekuensi menengah (24 hingga 29 GHz ), dan frekuensi tinggi ( 80 GHz ), dan alat pengukur ketinggian radar di seluruh rentang ini sudah digunakan untuk memberikan pengukuran yang andal dan akurat di lapangan.

Semakin luas jangkauan perangkat yang tersedia, semakin baik bagi pengguna akhir. Namun demikian, hal terpenting saat memilihnya adalah mencocokkan pita frekuensi dengan aplikasi sebenarnya. Setiap aplikasi memiliki pita frekuensi yang paling sesuai, dan tidak setiap pita frekuensi cocok untuk setiap aplikasi. Karena itu, pengguna harus mempertimbangkan dengan cermat kekuatan dan kelemahan setiap frekuensi, bersama dengan kondisi lokasi yang dapat memengaruhi kinerja, sebelum membuat pilihan.

Bagaimana Pita Frekuensi Mempengaruhi Akurasi Pengukuran

Instrumen radar mengukur jarak antara dirinya dan suatu permukaan menggunakan gelombang mikro yang dipancarkannya. Ia melakukan ini dengan menghitung waktu yang dibutuhkan pulsa untuk mencapai permukaan yang diukur dan memantul kembali ke instrumen.

Frekuensi menentukan panjang gelombang: semakin tinggi frekuensi, semakin pendek panjang gelombangnya.

Penyerapan dan Pelemahan Sinyal

Frekuensi adalah sifat paling mendasar dari sensor level radar mana pun, dan memengaruhi kinerja pengukuran dalam sejumlah cara. Misalnya, gelombang mikro frekuensi tinggi yang melewati suatu medium akan lebih banyak diserap, yang melemahkan sinyal yang kembali.

Ini agak mirip dengan mendengarkan musik melalui dinding. Suara bass frekuensi rendah dapat terdengar karena mampu menembus dinding, sedangkan suara treble frekuensi tinggi sebagian besar tidak bisa.

Dengan cara yang sama, busa, debu, uap, dan kondensasi cenderung menghambat pengukuran level karena mengganggu sinyal radar frekuensi tinggi, khususnya, melemahkan sinyal pantulan dan memengaruhi akurasi keseluruhan.

Kekuatan sinyal selalu menurun saat merambat melalui suatu medium. Jadi, sinyal frekuensi tinggi biasanya mengalami pelemahan yang lebih besar daripada sinyal frekuensi menengah atau rendah.

Sudut Pancaran dan Ukuran Antena

Frekuensi juga memiliki pengaruh besar pada sudut dan lebar pancaran antena radar. Sinyal frekuensi tinggi dapat mencapai sudut pancaran yang sempit dengan antena kecil, dan sudut pancaran yang sempit bermanfaat karena membantu menghindari halangan di dalam tangki dan kapal.

Meskipun demikian, radar frekuensi rendah juga dapat mencapai sudut pancaran yang sempit, hanya saja dengan antena yang lebih besar. Jadi, pengguna perlu mempertimbangkan berapa banyak ruang yang sebenarnya tersedia di dalam kapal untuk pemasangan.

Sinar sempit juga memiliki kelemahan tersendiri: setiap penghalang di dalam tangki dapat sepenuhnya menghalangi sinar sempit, sedangkan sinar yang lebih lebar mungkin hanya terhalang sebagian dan tetap memberikan pembacaan yang andal.

Turbulensi dan Hamburan Sinyal

Turbulensi dalam cairan proses juga dapat memengaruhi pengukuran radar. Gelombang dan riak di permukaan menyebabkan gelombang mikro tersebar alih-alih memantul kembali dengan bersih ke antena, dan ini dapat menyebabkan kehilangan kekuatan sinyal hingga 90%, yang merusak keandalan dan akurasi. Panjang gelombang pendek dalam transmisi frekuensi tinggi sangat sensitif terhadap hal ini.

Unit radar frekuensi tinggi yang lebih baru, yang sering dibangun sekitar 80 GHz, menggunakan panjang gelombang yang jauh lebih pendek dan sudut pancaran yang sangat sempit. Pancaran sempit itu bekerja dengan baik pada kapal kecil dan bubuk halus, di mana pancaran lebar tidak memiliki tempat untuk menghindari hambatan internal. Tetapi ia memiliki kekurangan yang sama seperti radar frekuensi tinggi lainnya: busa, uap, dan turbulensi masih melemahkan sinyal, sehingga 80 GHz bukanlah solusi untuk tangki yang kotor atau berbusa seperti yang dijelaskan sebelumnya.

Turbulensi dan Hamburan Sinyal

Pengukuran level radar dapat dipengaruhi oleh turbulensi di dalam cairan yang diproses. Hal ini karena di permukaan cairan, gelombang mikro mengenai gelombang dan riak. Sayangnya, gelombang mikro ini akan menyebar dan terhambur alih-alih memantul kembali ke antena karena turbulensi tersebut. Hal ini dapat menyebabkan hilangnya kekuatan sinyal sekitar 90% dan dengan demikian memengaruhi keandalan dan akurasi pengukuran. Oleh karena itu, ini juga akan memengaruhi panjang gelombang pendek dalam transmisi frekuensi tinggi.

Unit radar frekuensi tinggi yang lebih baru, yang sering dibangun sekitar 80 GHz, menggunakan panjang gelombang yang jauh lebih pendek dan sudut pancaran yang sangat sempit. Pancaran sempit itu bekerja dengan baik pada kapal kecil dan bubuk halus, di mana pancaran lebar tidak memiliki tempat untuk menghindari hambatan internal. Namun, radar ini memiliki kekurangan yang sama dengan radar frekuensi tinggi lainnya: busa, uap, dan turbulensi masih melemahkan sinyal, sehingga 80 GHz bukanlah solusi untuk tangki yang kotor atau berbusa seperti yang dijelaskan sebelumnya.

Memilih Frekuensi yang Tepat untuk Berbagai Aplikasi

Terdapat banyak aplikasi pengukuran level radar yang berbeda di berbagai industri proses, dan masing-masing memiliki tantangannya sendiri. Itulah mengapa penting bagi pengguna untuk mengetahui pita frekuensi mana yang paling sesuai dengan situasi mereka. Berikut beberapa skenario umum yang perlu dipertimbangkan.

Antena yang kotor dan terkontaminasi

Kotoran dan kontaminasi yang menumpuk pada antena seiring waktu dapat memengaruhi arah dan kekuatan sinyal radar. Sinyal frekuensi menengah dan rendah sebagian besar tidak terpengaruh oleh hal ini, karena memiliki sensitivitas rendah terhadap kontaminasi. Sinyal frekuensi tinggi adalah cerita yang berbeda: kotoran apa pun yang menutupi antena menyerap sebagian besar energi sinyal dan juga dapat menggeser arah pancaran. Bahkan penumpukan kecil yang tidak merata dapat membelokkan pancaran sekitar 1,5 derajat. Ini sangat bermasalah untuk radar pancaran sempit, karena antena tidak akan menerima gema balik dengan benar dan kekuatan sinyal turun secara signifikan. Silo semen dan pabrik pengolahan bijih Daerah dengan tingkat debu yang sangat tinggi merupakan contoh yang baik di mana radar frekuensi menengah dan rendah cenderung bekerja lebih baik.

Tangki dengan uap atau kondensasi

Gangguan dari tetesan air dapat mempersulit mendapatkan pantulan yang jelas dari permukaan produk ketika terdapat uap atau kondensasi. Hal ini terutama memengaruhi sinyal frekuensi tinggi, sehingga teknologi frekuensi menengah dan rendah merupakan pilihan yang lebih baik dalam situasi ini. Desain antena juga tetap penting di sini. Antena dengan permukaan datar dan horizontal tidak cocok untuk lingkungan yang rawan kondensasi. Jenis pengaturan ini sering ditemukan pada tangki air umpan boiler uap atau reaktor kimia dengan jaket uap yang dipanaskan.

Aplikasi yang melibatkan turbulensi, riak, dan gelombang.

Cairan dalam tangki besar seringkali memiliki riak dan gelombang di permukaannya, dan turbulensi semacam ini merupakan hambatan nyata untuk pengukuran frekuensi tinggi. Perangkat frekuensi tinggi memiliki panjang gelombang pendek, sehingga bahkan pergerakan permukaan yang kecil pun dapat menyebarkan sinyal alih-alih memantulkannya kembali dengan bersih, sehingga melemahkan sinyal yang kembali. Instrumen frekuensi menengah dan rendah menangani hal ini dengan lebih baik, karena memancarkan panjang gelombang yang lebih panjang. Tangki penyimpanan minyak mentah besar dan bak aerasi di instalasi pengolahan air limbah, di mana permukaannya terus-menerus berguncang, adalah contoh tipikal di mana radar frekuensi menengah dan rendah merupakan pilihan yang lebih andal.

Aplikasi berbusa

Pengukuran akurat menjadi lebih sulit ketika permukaan tertutup busa, karena alasan yang mirip dengan kondensasi dan kotoran: busa menyerap sinyal radar. Instrumen frekuensi rendah cenderung bekerja dengan baik di sini dan memberikan pembacaan yang lebih andal. Karena sifat busa sangat bervariasi, frekuensi rendah lebih cocok untuk busa tebal dan padat seperti lateks, molase, atau bir, sedangkan frekuensi menengah dapat menangani busa yang lebih ringan. Instrumen frekuensi tinggi, di sisi lain, sama sekali tidak cocok untuk aplikasi yang berbusa.

Tangki penyimpanan cairan dalam jumlah besar

Pengukuran ketinggian cairan dalam penyimpanan massal, seperti tangki atap apung, terkadang dilakukan melalui pipa statis. Radar frekuensi rendah biasanya menjadi pilihan yang lebih disukai di sini, karena kurang sensitif terhadap penumpukan pada dinding pipa dan pipa yang tidak lurus sempurna. Radar frekuensi tinggi cenderung kesulitan dalam pengaturan ini. Tangki penyimpanan minyak mentah dan produk olahan di pabrik petrokimia adalah contoh klasik radar frekuensi rendah yang dipasangkan dengan pipa statis.

Selain itu, angin, pembengkakan tangki, bayangan, dan sinar matahari semuanya dapat menyebabkan pergerakan atap pada tangki penyimpanan massal. Radar frekuensi tinggi lebih sensitif terhadap kemiringan semacam ini karena sudut pancarannya yang sempit. Jika sumbu antena bergeser sedikit saja dari posisi vertikal, sinyal pantulan dapat terlewatkan sepenuhnya.

Pengukuran tingkat padatan

Frekuensi yang tepat untuk pengukuran padatan sangat bergantung pada aplikasinya. Radar frekuensi menengah dan rendah dapat menangani padatan kasar, debu, dan kondensasi, sedangkan radar frekuensi tinggi bekerja dengan baik untuk bubuk halus. Silo biji-bijian Bunker batubara, dengan partikel kasar dan debu tebalnya, cocok untuk frekuensi menengah dan rendah, sedangkan bubuk halus seperti tepung atau susu bubuk cenderung terukur lebih akurat dengan radar frekuensi tinggi. Kondensasi umumnya menjadi masalah bagi radar frekuensi tinggi, dan ketika dikombinasikan dengan padatan tertentu, dapat mempercepat penumpukan yang menyumbat lubang nosel kecil dan menghalangi antena frekuensi tinggi, yang cenderung berukuran kecil sejak awal.