أولاً: خصائص أجهزة قياس مستوى الرادار (بدون تلامس)

1. قياس بدون تلامس مع سلامة ونظافة ممتازة

• عدم وجود اتصال بالوسط: لا يوجد اتصال مادي بين المستشعر والوسط المقاس، مما يزيل مخاطر التآكل أو التلف أو تراكم المواد أو التلوث الناجم عن الوسط.
• الامتثال الصحي القوي: مثالي للصناعات ذات المتطلبات الصحية الصارمة مثل الأغذية والمشروبات والأدوية (التي تفي بمعايير مثل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية و3-A)، مما يجنب المخاوف بشأن تساقط مواد المستشعر أو التلوث المتبادل للوسائط.

2. سهولة التركيب وانخفاض تكاليف الصيانة

• سهولة التركيب: يُركّب عادةً فوق سطح الخزانات، ولا يتطلب إدخاله في المادة المراد تخزينها، كما أنه لا يُسبب أي تداخل مع الهياكل الداخلية للخزان. وهو مناسب بشكل خاص لتحديث الخزانات القائمة أو خزانات التخزين واسعة النطاق (لا حاجة للحفر أو إجراء أي تعديلات على الخزان).
• انخفاض احتياجات الصيانة: عدم وجود أجزاء متحركة وعدم وجود اتصال بالوسط يقلل من أعمال الصيانة الناتجة عن التراكم أو الانسدادات أو التآكل، مما يطيل عمر الخدمة.

3. قابل للتكيف مع وسائط متعددة ولكنه حساس للتداخل البيئي

• توافق واسع مع مختلف الوسائط: قادر على قياس السوائل، والجسيمات الصلبة (مثل حبيبات البلاستيك، والحبوب)، والمواد المعلقة. مناسب بشكل خاص للوسائط عالية اللزوجة (مثل العسل، والراتنج)، والمواد شديدة التآكل (مثل المحاليل الحمضية/القلوية)، أو الوسائط المتطايرة.
• الحساسية البيئية: تتأثر إشارات الميكروويف بعوامل بيئية مثل البخار والغبار والرغوة والضباب أثناء انتشارها، مما قد يُضعف الإشارات المنعكسة أو يشوهها. ولتعزيز قدرات مقاومة التداخل، تُستخدم تصميمات عالية التردد (مثل 26 جيجاهرتز و80 جيجاهرتز)، وهوائيات متخصصة (مثل هوائيات البوق والهوائيات المكافئة)، أو تقنيات ترشيح الإشارة.

4. نطاق قياس واسع، دقة تتأثر بثابت العزل الكهربائي

• نطاق قياس كبير: تصل النطاقات التقليدية إلى 0.1 متر - 100 متر، مع بعض الطرازات التي تغطي خزانات التخزين الكبيرة جدًا أو الأوعية المفتوحة.
• الاعتماد على ثابت العزل الكهربائي: يؤدي ارتفاع ثابت العزل الكهربائي (εᵣ) للوسط إلى إشارات منعكسة أقوى (على سبيل المثال، الماء ذو ​​ثابت عزل كهربائي εᵣ≈80 له انعكاسات قوية). أما الأوساط ذات ثابت العزل الكهربائي المنخفض (مثل البنزين ذو ثابت عزل كهربائي εᵣ≈2، وغاز البترول المسال ذو ثابت عزل كهربائي εᵣ≈1.5) فتنتج انعكاسات ضعيفة، مما قد يقلل من دقة القياس (التي يمكن تحسينها باستخدام رادار عالي التردد أو هوائيات محسّنة).

القيود

• من الصعب قياس الوسائط ذات الثوابت العازلة المنخفضة جدًا (εᵣ<1.5) والمعرضة للتداخل من الصدى الزائف (مثل الانعكاسات من جدران الخزان أو المحركات).
• في الظروف القاسية التي تتسم بالغبار الكثيف أو البخار العالي أو الرغوة السميكة، يلزم وجود هوائيات إضافية مقاومة للغبار/الضباب أو أجهزة تنقية؛ وإلا فقد تنخفض الدقة.

ثانيًا: خصائص أجهزة قياس مستوى الرادار ذات الموجة الموجهة

1. قياس التلامس مع قدرة عالية على مقاومة التداخل

• انتشار الإشارة الاتجاهي: تنتقل الموجات الميكروية على طول المسبار الموجه، مركزةً الطاقة ومقللةً التداخل الناتج عن العوامل البيئية مثل البخار والغبار والرغوة والاضطراب. وتُحافظ على إشارات انعكاس مستقرة حتى في الرغوة الكثيفة أو في ظروف التحريك الشديد.
• مناسب للظروف المعقدة: فعال بشكل خاص للوسائط عالية اللزوجة (مثل مخمرات البيرة والمنظفات)، والوسائط التي تحتوي على جزيئات معلقة (مثل عصائر الفاكهة والملاط)، أو المواد ذات ثابت العزل الكهربائي المنخفض (مثل الزيوت الخفيفة والغازات المسالة)، مما يحل مشكلة توهين الإشارة في الرادار غير التلامسي.

2. دقة قياس عالية وثبات

• إشارات منعكسة مركزة: يقوم المسبار الموجه بتركيز طاقة الموجات الدقيقة على سطح الوسط، مما ينتج عنه انعكاسات قوية ومستقرة. تصل دقة القياس عادةً إلى ±0.05% من النطاق الكامل مع قابلية تكرار ممتازة (±0.02% من النطاق الكامل).
• غير متأثر بمساحة الخزان: مناسب للخزانات الصغيرة، والأوعية غير المنتظمة الشكل، أو الخزانات ذات العوائق الداخلية (مثل المحركات، والحواجز)، حيث يقوم المسبار بنشر الإشارات بشكل مستقل دون تداخل من هياكل الخزان.

3. التركيب والصيانة بما يتناسب مع العقارات المتوسطة

• طرق التركيب: يجب إدخال المجسات في الوسط. يعتمد اختيار المادة (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، طلاء PTFE) ونوع المجس (نوع قضيب للسوائل منخفضة اللزوجة، نوع كابل للسوائل عالية اللزوجة أو الخزانات العميقة، نوع محوري للوسائط ذات ثابت العزل الكهربائي المنخفض) على لزوجة الوسط وقابليته للتآكل.
• اعتبارات الصيانة: قد يؤدي التلامس مع الوسائط إلى تراكم الرواسب (الوسائط عالية اللزوجة)، أو التآكل (الوسائط شديدة التآكل)، أو الترسبات. يلزم التنظيف المنتظم لمنع تشوه الإشارة، كما أن المجسات معرضة للكسر (يلزم تصميم مقاوم للتصادم في البيئات التي يتم فيها التحريك).

4. التوافق مع الوسط والبيئة

• التوافق مع الوسائط: مناسب للسوائل والملاط والجسيمات الصلبة، ويتفوق بشكل خاص مع ثابت العزل الكهربائي المنخفض (εᵣ≥1.8)، واللزوجة العالية (مثل الأسفلت، والشراب)، أو الوسائط سهلة التبلور (مثل محاليل الصودا الكاوية).
• القدرة على التكيف مع البيئة: يتحمل درجات الحرارة العالية (-50 درجة مئوية ~ 400 درجة مئوية) والضغوط العالية (حتى 40 ميجا باسكال)، مما يجعله مناسبًا للبيئات القاسية مثل مصانع البتروكيماويات ومزارع خزانات التخزين.

القيود

• يحد قياس التلامس من استخدامه في سيناريوهات النظافة العالية (مثل المستحضرات الصيدلانية المعقمة) بسبب متطلبات التحقق من صحة التنظيف المتكرر.
• طول المسبار ثابت، مما يحد من نطاق القياس (عادةً حتى 30 مترًا)، مما يجعله غير مناسب للسفن المفتوحة الكبيرة جدًا.
• قد تتسبب الوسائط عالية اللزوجة أو سهلة التصلب في تراكم المواد على المسبار، مما يؤثر على الدقة؛ وتتطلب الوسائط شديدة التآكل مواد مضادة للتآكل باهظة الثمن.

ثالثًا: ملخص مقارن للخصائص الأساسية

خاتمة