Le niveau est un paramètre essentiel du contrôle des procédés industriels. Lors de la mesure continue du niveau de divers réservoirs, silos, bassins, etc., il est difficile de disposer d'instruments de mesure adaptés à toutes les conditions de travail, compte tenu de la grande variété des conditions rencontrées sur le terrain.
Parmi eux, les indicateurs de niveau radar et ultrasoniques sont largement utilisés dans les instruments de mesure sans contact. Quelle est donc la différence entre un indicateur de niveau radar et un indicateur de niveau ultrasonique ? Quel est le principe de fonctionnement de ces deux types de mesure ? Quels sont les avantages respectifs des indicateurs de niveau radar et ultrasonique ?
Tout d'abord, un détecteur de niveau à ultrasons
On appelle généralement onde ultrasonore l'onde sonore dont la fréquence est supérieure à 20 kHz. L'onde ultrasonore est un type d'onde mécanique, c'est-à-dire une vibration mécanique dans un milieu élastique lors de sa propagation. Elle est caractérisée par une fréquence élevée, une longueur d'onde courte, un faible phénomène de diffraction et une bonne directivité, et peut se propager de manière directionnelle sous forme de rayon.
L'atténuation ultrasonore dans les liquides et les solides est très faible, ce qui confère à l'appareil une forte capacité de pénétration, notamment dans les solides opaques et légers. Les ultrasons peuvent pénétrer sur des dizaines de mètres de longueur, mais rencontrent des impuretés ou des interfaces qui provoquent une réflexion importante. La mesure de niveau par ultrasons exploite cette caractéristique.
En technologie de détection ultrasonique, quel que soit le type d'instrument ultrasonique, il est nécessaire de convertir l'énergie électrique en émission ultrasonique, puis de la reconvertir en signaux électriques ; le dispositif permettant d'effectuer cette fonction est appelé transducteur ultrasonique, également connu sous le nom de sonde.
En fonctionnement, le transducteur ultrasonique est placé au-dessus de l'objet à mesurer et émet des ondes ultrasonores vers le bas. Ces ondes traversent l'air, sont réfléchies au contact de la surface de l'objet et captées par le transducteur, qui les convertit en un signal électrique. Ce signal est ensuite traité par l'unité de détection électronique qui le transforme en un signal de niveau pour l'affichage et la sortie.
Deux, radar de niveau
Le mode de fonctionnement du détecteur de niveau radar est identique à celui du détecteur de niveau à ultrasons ; le détecteur de niveau radar utilise également le mode émission-réflexion-réception. La différence réside dans le fait que la mesure du détecteur de niveau à ultrasons repose principalement sur le transducteur à ultrasons, tandis que celle du détecteur de niveau radar utilise la tête haute fréquence et l’antenne.
Les détecteurs de niveau à ultrasons utilisent des ondes mécaniques, tandis que les détecteurs de niveau radar utilisent des ondes électromagnétiques à très haute fréquence (de quelques gigahertz à plusieurs dizaines de gigahertz). Ces ondes se propagent à la vitesse de la lumière, et leur temps de propagation peut être converti en un signal de niveau par des composants électroniques.
Un autre type courant de radar de niveau est le radar de niveau à ondes guidées.
Le radar de niveau à ondes guidées est un radar de niveau basé sur le principe de la réflectométrie temporelle (TDR). L'impulsion électromagnétique du radar se propage le long du câble ou de la sonde en acier à la vitesse de la lumière. Lorsqu'elle rencontre la surface du fluide à mesurer, une partie de l'impulsion est réfléchie, formant un écho, et retourne à l'émetteur en suivant le même trajet. La distance entre l'émetteur et la surface du fluide est proportionnelle au temps de propagation de l'impulsion, pendant lequel la hauteur du liquide est calculée.
Troisièmement, les avantages et les inconvénients des détecteurs de niveau radar et ultrasoniques
1. La précision des ultrasons n'est pas aussi bonne que celle du radar ;
2. En raison de la relation entre la fréquence et la taille de l'antenne, le radar de niveau à fréquence plus élevée est plus petit et plus facile à installer ;
3. Parce que la fréquence radar est plus élevée, la longueur d'onde est plus courte et la réflexion sur les surfaces solides inclinées est meilleure ;
4. La zone aveugle de la mesure radar est plus petite que celle de la mesure ultrasonique ;
5. En raison de la fréquence radar plus élevée, l'angle du faisceau radar est petit, l'énergie est concentrée et la capacité d'écho est améliorée tout en contribuant à éviter les interférences ;
6. Comparé aux indicateurs de niveau à ultrasons utilisant des ondes mécaniques, le radar n'est pratiquement pas affecté par le vide, la vapeur d'eau dans l'air, la poussière (à l'exception du graphite, des ferroalliages et autres poussières à haute constante diélectrique), les variations de température et de pression ;
Date de publication : 18 septembre 2023