أولاً: مبدأ العمل

• الصيغة الأساسية: ارتفاع المستوى H=2v×t، حيث v هي سرعة انتشار الموجات الدقيقة في المسبار، و t هو زمن الذهاب والإياب للإشارة.
• تركيز الإشارة: يقوم المسبار بحصر طاقة الميكروويف في مساحة محدودة، متجنباً مشكلة تباعد إشارات الرادار غير التلامسية المنتشرة في الهواء، مما ينتج عنه إشارات منعكسة أقوى وأكثر استقراراً.

ثانياً: المكونات الأساسية

1. الوحدة الإلكترونية: مسؤولة عن توليد وإرسال واستقبال ومعالجة إشارات الميكروويف. وهي تتضمن معالجًا دقيقًا مدمجًا لحساب البيانات وإخراجها (مثل إشارات 4-20 مللي أمبير، وHART، وRS485).
2. المسبار (الموجة الدليلية): "قناة الإرسال" لإشارات الميكروويف، ومن أنواعه الشائعة ما يلي:
   • مجسات القضيب الصلب: مناسبة للسوائل منخفضة اللزوجة والظروف غير المضطربة، وتوفر مقاومة قوية للاهتزاز.
   • مجسات الكابلات الفولاذية: مثالية للخزانات العميقة، والوسائط عالية اللزوجة، أو تلك التي تحتوي على مواد صلبة معلقة، مما يوفر مرونة عالية.
   • المجسات المحورية: تنتقل الإشارات بين الموصلات الداخلية والخارجية، وهي مناسبة للوسائط ذات ثابت العزل الكهربائي المنخفض (مثل الزيوت الخفيفة والغازات المسالة) مع قدرة محسنة على مقاومة التداخل.
3. شفة التثبيت / الواجهة: تثبت الجهاز على الجزء العلوي من الخزان، مع اختيار المواد بناءً على درجة التآكل المتوسطة (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، هاستيلوي).

ثالثًا: الخصائص الرئيسية

1. قدرة قوية على مقاومة التداخل في الظروف المعقدة

• تنتقل إشارات الميكروويف على طول المسبار، مما يقلل من تأثير العوامل البيئية مثل البخار أو الغبار أو الرغوة أو الضباب. وتبقى هذه الإشارات مستقرة حتى في البيئات ذات الرغوة العالية (مثل خزانات تخمير البيرة) أو تحت تأثير التحريك الشديد.
• محصن ضد التداخل من الهياكل الداخلية للخزان (مثل المحركات والحواجز)، حيث تنتشر الإشارات على طول المسبار، متجنبة الصدى الكاذب الشائع في الرادار غير التلامسي.

2. دقة قياس عالية وثبات

• تتراوح دقة القياس عادةً من ±0.05%FS إلى ±0.1%FS، مع أخطاء تكرار منخفضة تصل إلى ±0.02%FS، متفوقة على بعض نماذج الرادار غير التلامسية.
• تعتمد قوة إشارة الانعكاس بشكل أساسي على التلامس بين المسبار والوسط، مما يجعلها مناسبة للوسائط ذات ثابت العزل الكهربائي المنخفض (مثل البنزين والغاز المسال).

3. القدرة على التكيف مع الوسائط المتنوعة والبيئات القاسية

• التوافق مع الوسائط: قادر على قياس السوائل (بما في ذلك الوسائط عالية اللزوجة والمتبلورة مثل الشراب والصودا الكاوية)، والجسيمات الصلبة (مثل حبيبات البلاستيك ومسحوق الفحم)، والمواد المعلقة (مثل الطين وعصير الفاكهة)، والأسطح البينية (مثل الأسطح البينية بين الزيت والماء).
• التحمل البيئي: يتحمل درجات الحرارة العالية (-50 درجة مئوية إلى 400 درجة مئوية)، والضغوط العالية (حتى 40 ميجا باسكال)، والبيئات شديدة التآكل، وهو مناسب للمفاعلات الكيميائية، وخزانات التخزين عالية الضغط، وما إلى ذلك.

4. تركيب مرن للأماكن الضيقة

• يمكن إدخال المجسات في الخزانات الصغيرة، أو الأوعية ذات الأشكال غير المنتظمة، أو الحاويات ذات العوائق الداخلية، دون الحاجة إلى مساحة مفتوحة في الأعلى. وهي مناسبة بشكل خاص لمشاريع التحديث أو المساحات الضيقة.

رابعاً: سيناريوهات التطبيق

• الصناعة الكيميائية: قياس المستوى في المفاعلات، وخزانات التخزين ذات الضغط العالي/المنخفض، والكشف عن واجهة الزيت والماء.
• البترول والبتروكيماويات: قياس مستوى السوائل في خزانات النفط الخام، وخزانات النفط الخفيف (البنزين، والديزل)، وخزانات تخزين الغاز المسال.
• الأغذية والمشروبات: قياس المستوى في خزانات التخمير عالية الرغوة (مثل البيرة والزبادي) وخزانات الشراب وعصير الفاكهة (باستخدام مواد مجسات صالحة للاستخدام الغذائي).
• معالجة المياه: قياس مستوى المياه في خزانات معالجة مياه الصرف الصحي وأحواض الترسيب، مع تجنب تداخل الرغوة.
• صناعة الطاقة: قياس مستوى المواد في صوامع مسحوق الفحم وصناديق الرماد، ومراقبة مستوى الغلايات ذات درجات الحرارة العالية.

خامساً: القيود

1. متطلبات الصيانة لقياس التلامس: تكون المجسات على اتصال مباشر بالوسط، مما يجعلها عرضة للتلوث أو الانسداد بسبب اللزوجة، الأمر الذي يتطلب تنظيفًا منتظمًا. قد تتسبب الأوساط شديدة التآكل في تلف المجسات، مما يستلزم استخدام مواد خاصة (مما يزيد التكاليف).
2. نطاق قياس محدود: يتم تحديد النطاق الأقصى من خلال طول المسبار، حيث تتراوح النماذج التقليدية من 0.3 متر إلى 30 مترًا، وهي غير مناسبة للدبابات الكبيرة جدًا (يمكن للرادار غير التلامسي أن يغطي ما يصل إلى 100 متر).
3. القيود في التطبيقات الصحية: في مجال الأغذية والأدوية وغيرها من السيناريوهات الصحية العالية، تكون عمليات التحقق من صحة تنظيف المجسات معقدة، مما قد يزيد من تكاليف الامتثال (الرادار غير التلامسي أكثر فائدة بسبب عدم التلامس).
4. خطر تآكل المسبار: في السيناريوهات التي تتضمن تحريكًا أو تدفقًا مضطربًا للوسائط، يجب تركيب أكمام حماية المسبار لمنع الكسر الناتج عن الاصطدامات.

سادساً: الاختلافات الأساسية عن الرادار غير التلامسي

خاتمة