Radar (GWR) Level Technology

비접촉식 Radar Level 

- 피측정 물질과 접촉하지 않음

- 고주파, 장거리 신호전달이 가능

- 피측정 물질의 변화에 영향이 없음

- Ultrasonic Level 의 음파 제약에 따른 약점을 극복함 (온도, 압력의 변화, 진공등)

 

- 피측정 물질에 따른 반사파의 에너지 가 매우 작을 수 있다. (유전율이 작으 면 반사 에너지가 작고 Level 측정시 Error 발생)

- 외란과 거품으로 Radar 반사파가 산란 또는 흡수되어 매우 작은 반사 신호도 없어진다.

- Tank 내부의 mixer, piping, 사다리 등 이 Level Error 를 일으킬 수 있다.

 

- 최근에 개발된 진보된 Level 측정 기술

- 유전율이 낮은 분체, 액체, Slurry, Interface 등의 Level 측정

- 거진 환경 및 Process 조건에 사용

 

Guided Wave Radar (GWR) 장점

- 전자기 에너지의 전달이 효율적 이며,유전율이 매우 적은 물질(1.7 이하의 분체, 액체) 측정에 효과적. (비접촉식 Radar Level 에너지의 10%) 

- 신호가 Guided Wave (probe)를 따라 진행외란, 탱크 구조의 영향이 없다.

- 측정 매체의 유전율 변화에 대한 영향이 없 다.(신호의 왕복 시간을 Level로 측정)

- 손쉬운 Calibration Level을 채우고 뺄 필요없이 간단하게 Level Data만을 입력한다.

- 비중 및 변화에 영향을 받지 않고 Level 측정.

- 수증기, 증기, 거품의 영향을 받지 않고 Level 측정.

- Probe 에 묻는 것에 대한 영향이 미약하다.

- 비접촉식 Level 에 비해 가격이 저렴하다.

 

 

비접촉식 Radar 의 안테나는 피측정 물질과 접촉하지 않으며, 고주파, 장거리 신호전달이 가능한 전자장 신호, 피측정 물질의 변화에 영향을 받지 않는 점 등으로 인하여 Radar Level 계기는 완벽한 것으로 생각되었으며, 여러 제조업체는 제조 금액을 낮추면 모든 Level 을 대체할 것으로 믿었지만 Radar Level 계기 설치가 여러 곳으로 늘어나면서 결함이 나타나기 시작했다. 비접촉식 Radar 는 고주파(GHz)의 전자기에너지를 발사하여 반사되어 오는 시간을 측정하여 level 을 측정하며, Ultrasonic Level 측정에서 음파 제약으로 인한 약점을 극복하는 장점이 있다. Ultrasonic 의 음파 파동은 대기를 매체로하는 기계적 음파 에너지 이며, 대기압의 변화는 음파속도의 변화를 초래하여 Level 측정에 오차를 일으킨다. 또한 증기는 Ultrasonic Level에서는 음파의 속도와 강도를 변화시켜 Error 를 일으킨다. Radar의 전자기에너지는 이러한 제약이 없으며 진공에서도 Level을 측정 할 수 있다

비접촉식 Radar Transmitter 의 안테나 방출 전자기 에너지는 약 1mW 로 매우 미약한 신호이며, 공기 중으로 전자기에너지가 발사된 후 급속히 에너지가 약화되어 Level 표면에 도달하여 반사된다. Level 표면에서 반사되는 에너지의 세기는 level의 유전률과 직접적으로 연관이 있으며, Hydrocarbon 과 같은 level 매체는 반사 에너지가 매우 작다. 이러한 반사에너지가 Transmitter 로 되돌아 오는 반사율은 초기 방출 신호의 1% 미만 이지만 , Guided Wave Radar (접촉식 Radar) 의 반사율은 약 20% 이다. 급변하는 Level 외란과 거품은 비접촉식 Radar 반사파를 더욱 산란 시키거나 흡수하여 매우 작거나 반사 신호가 모두 없어 지기도 한다. 또한 Tank 내부의 mixer, piping, 사다리 등은 Level Error 를 야기시킬 수 있다.

 

Guided Wave Radar

최근에 출시된 Guided Wave Radar 는 접촉식 Radar Lev el 로서 기존의 비접촉식 Radar 와 같은 방식으로 동작한다. GWR 은 TDR (Time Domain Refectometry) 라고 하며, TDR 은 여러 해 동안 지하 매설 Cable의 단선 지점을 찾는 기술로 사용되어왔다. 200K 이상의 펄스가 TDR 발생기에서 Wave Guide (probe) 로 보내진다. 이 펄스 신호가 불연속 또는 단절 지점 (유전율 변화에 의한 임피던스 변화 지점) 을 만나면 반사파가 발생된다. Probe 상부의 에서는 측정기준 펄스 또는 기준 반사를 발생하기 위한 계산된 임피던스의 변화가 발생하게 한다. 제 1차 반사파가 감지되면 측정기준 펄스와 비교하여 level 을 계산하게 된다. 높은 유전율 을 가진 물체 (ex. 물) 은 반사파가 강하며, 낮은 유전율을 가진 물질(ex. Hydrocarbon) 의 반사파는 상대적으로 약하다. Level 표면의 낮은 유전율의 물질은 전자장이 probe를 따라 계속 진행할 수 있도록 하여 사라지거나 더 높은 유전율의 물체에 닿아 반사되어 Interface Level 측정이 가능 하도록 한다.

 

Guided Wave Radar

장점 이상적인 Level 측정 방법은 비접촉식이며, Tank 에 방해를 주지 않는 것이지만 측정하는 Process 에 알맞는 Level 기술을 적용하는 것이 보다 중요하다. GWR 은 매우 거진 설치환경 (돌 , 철광석 등) 을 제외하고, 아래와 같은 확실한 장점이 있다.

1. GWR 응 Probe 로 전송되는 에너지가 비접촉 Radar 에 비해 약 10% (0.1mW) 이며, 이는 GWR 의 신호 전송 경로가 매우 효율적임을 보여준다. 신호 에너지의 저하는 매우 적으며, 유전율이 매유 적은 (1.7 이하) 물질의 Level 측정도 효과적이다.

2. 신호가 Wave Guide (Probe) 를 따라 진행하므로 외란, Tank 구조, 등의 영향이 없다.

3. 측정 매체의 유전율 변화에도 Level 측정의 영향이 없다. Hydrocarbon(유전율 2 ~3) 인 물제의 Level 측정일 때와 Water (유전율 80) 인 물제의 Level 측정일 때의 Level 측정은 신호의 왕복 시간을 측정하여 Level을 나타냄으로 유전율의 변화에 영향이 없다.

4. 전자기에너지의 속도가 항상 일정함으로 Calibration 하기 위하여 Level을 채우고 뺄 필요가 없이 간단하게 적용되는 Level Data를 넣으면 Calibration 이 완료된다.

5. 비중의 변화에 영향을 받지 않고 Level 측정이 된다.

6. 수증기, 증기, 거품의 영향을 받지 않고 Level 측정이 된다.

7. Probe에 Level 이 Coating 되거나 묻는 것에 대한 영향이 약하다. 단 bridging 에 대한 영향은 매우 크며 두꺼운 Level 층이 브릿지를 형성하면 그곳의 Level을 읽는다.

8. GWR Level 은 비접촉식 Radar 에 배해 가격이 매우 저렴하다.

 

Guided Wave Radar 과 여러 Level 과의 비교 

여러 Level 측정용 계기들이 여러해 동안 사용되어 왓으며, 압력(Pressure) , 차압(Differential Pressure), 정전용량, RF Admittance , 초음파(Ultrasonic) 정전용량, 방사선(nuclear), Magnetic Float 등이 Level 측정에 최근에 사용되어 왔지만 GWR 은 이러한 Level중에서 매우 많은 장점이 있으며, 분체, 액체, Slurry, Interface 에 적용 할 수 있는 신뢰 할 수 있는 측정 방법이다. 유전율의 변화에 오차가 매우 심한 RF Admittance/ Capacitance, 비중 변화에 민감한 Torque Tube/ 압력, 차압식과 증기, 거품, 외란 등의 영향에 민감한 Ultrasonic 등의 여러 에러 요소를 극복하는 장점을 가진 GWR Level을 적용하여 level 측정의 정확성을 얻을 수 있습니다.