La mesure de niveau par radar expliquée

Le marché offre une large gamme de modèles qui utilisent différentes méthodes de mesure de niveau. L'option la mieux adaptée à votre process dépend de ses caractéristiques et exigences spécifiques.

Alors, quel type de capteur choisir—pression, hydrostatique, capacitif, à ultrasons ou autre ? Chacun a sa place, mais la technologie radar se distingue par sa polyvalence dans de nombreuses applications. Lorsqu'elle est combinée aux capacités de l'IIoT, elle simplifie considérablement la surveillance et le contrôle.

Les transmetteurs de niveau radar fonctionnent généralement selon l'un des deux principes suivants : temps de parcours (ToF) ou à ondes continues à modulation de fréquence (FMCW). Le chapitre suivant explique tout en détail.

Avec cette méthode, le radar détermine la distance par rapport à la surface du produit en émettant des impulsions radar qui se reflètent sur la surface et retournent à l'appareil. L'antenne reçoit le signal réfléchi et le transmet au système électronique, où le microprocesseur analyse l'écho et calcule le temps nécessaire au retour du signal.

La distance (D) jusqu'à la surface est proportionnelle au temps de parcours (t) de l'impulsion provenant du radar. Voici la formule utilisée par le microprocesseur :

D = c · t/2

Ici, c représente la vitesse de la lumière.

Une fois que l'appareil a trouvé la distance (D), il peut calculer le niveau (L) en fonction de la distance vide (E) :

L = E-D

Pour cette méthode, le capteur radar émet un signal haute fréquence. Cette fréquence augmente dans le temps et crée ce qu'on appelle un balayage de fréquence ou un balayage de signal. Ce signal va se refléter sur la surface du produit et sera reçu par l'antenne et transmis au système électronique avec un délai (t).

La fréquence reçue diffère de la fréquence émise et la différence (Δf) est proportionnelle à la courbe d'écho. On applique la transformation de Fourier pour transposer la différence en spectre, comme illustré ici :

L'appareil détermine le niveau en calculant la différence entre la hauteur de la cuve et la distance mesurée. Plus complexe que la méthode ToF, cette méthode permet cependant d'effectuer tous les calculs en interne via l'appareil, assurant ainsi des résultats précis sans effort supplémentaire.

Il est important de comprendre les bandes de fréquences ou de consulter un expert pour déterminer quelle option correspond le mieux à votre application. Les capteurs de niveau sans contact sont disponibles en quatre bandes différentes, la plupart fonctionnant à 6 GHz, 10 GHz ou 26 GHz.

Des capteurs radar avec une capacité de 80 GHz sont arrivés depuis peu sur le marché. Ils sont avantageux pour les installations de process, en particulier dans les applications où les transmetteurs radar traditionnels nécessitent plus d'espace pour l'angle du faisceau.

Quelle bande de fréquence convient le mieux à votre process ? La réponse dépend de plusieurs facteurs spécifiques à l'application. Vous pouvez effectuer des recherches détaillées ou fournir vos données de process à un expert - le faire soi-même permet une plus grande rigueur, mais l'expert est plus rapide.

Les capteurs radar IIoT sont la toute dernière génération de capteurs de niveau compacts. Les modèles tels que le Micropilot FWR30 d'Endress + Hauser sont conçus pour une installation facile dans de petites cuves et peuvent être déplacés au besoin.

Cette portabilité est assurée par l'alimentation par batterie et la communication sans fil, permettant aux cuves d'être déplacées partout où Internet est accessible tout en assurant la transmission continue des données.

Il est également possible de suivre l'appareil localement, de définir des seuils minimum et maximum et de recevoir des alertes automatiquement lorsque les mesures varient. Fonctionnant à 80 GHz, ces capteurs sont parfaits pour les petits réservoirs et fournissent des mesures fiables et précises même dans des applications en espace restreint.

Les radars IIoT basés sur le cloud, tels que le Micropilot FWR30, peuvent être configurés en quelques étapes seulement. Une fois la configuration terminée, toutes les données de mesure sont accessibles à partir d'un smartphone, d'un ordinateur portable ou d'une tablette. Les services complémentaires, comme ceux fournis par l'écosystème IIoT Netilion, offrent des fonctionnalités avancées, y compris les tableaux de bord, les données historiques, la cartographie, les notifications, etc.