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Radar à salves d'impulsions

Le radar à salves d’impulsions émet de brèves rafales d’ondes vers la surface d’un liquide. Un circuit intégré ultra-rapide mesure le délai de réflexion du signal depuis la surface du liquide. Un traitement sophistiqué des signaux élimine les faux échos et autres bruits de fond. Le niveau exact est calculé en tenant compte de la hauteur  du réservoir et des autres informations sur la configuration. Le circuit consomme très peu d’énergie, ce qui ne rend pas nécessaire un fonctionnement par cycles, contrairement aux radars équivalents. Cela permet au transmetteur de détecter des variations de niveau très rapides, jusqu’à 4,5 m/min.

Des deux technologies les plus fréquemment utilisées dans l'industrie du radar à ce jour, Magnetrol préfère l'approche des salves d’impulsions à celle des ondes continues modulées en fréquence (FMCW). Le radar à salves d’impulsions fonctionne dans le domaine temporel et ne nécessite pas le traitement complexe et coûteux inhérent à la technologie FMCW.

Etant donné que sa technologie est basée sur des échos discrets et discontinus, le radar à salves d’impulsions est plus efficace en matière de tri parmi les échos parasites et de sélection de l'écho généré par le niveau réel. Le radar à salves d’impulsions offre également d'excellentes caractéristiques de réalisation des moyennes, ce qui s'avère important dans les applications où le signal de retour est atténué par les facteurs décrits ci-dessous dans la section intitulée "Les 3 D du radar".

A la différence des véritables dispositifs à impulsions qui transmettent une onde unique, à front raide, avec une large bande d'énergie, le radar à salves d’impulsions émet de brèves rafales d'ondes d'une énergie de 6 GHz ou 26 GHz  et mesure le temps de parcours du signal réfléchi par la surface liquide. La distance est calculée sur la base de l'équation suivante:

Distance = C x Temps de transmission/2 (C = Vitesse de la lumière).

Le niveau est ensuite calculé en tenant compte des informations relatives à la hauteur du réservoir et au décalage des capteurs. Le point de référence exact pour le calcul de la distance et du niveau est le point bas de référence du capteur: bas d'un filetage NPT, haut d'un filetage GAZ ou face  de la bride de raccordement.

 

Les "3 D du radar"

Les "3 D du radar" symbolisent les 3 conditions de base qui influencent les applications radar:

le Diélectrique du fluide de process,
la Distance ou plage de mesure de l'application et,
un éventail de perturbations ("Disturbances") qui atténuent ou déforment le signal radar.

Les fluides à diélectrique faible peuvent affaiblir le signal de retour et, par là même, réduire la plage de mesure effective d'un instrument. Le radar à salves d’impulsions offre des mesures précises et ce, même avec de faibles diélectriques. Cependant, lorsque le diélectrique est extrêmement faible, tel que dans le cas des  fuels, solvants et gaz liquides, le radar à ondes guidées constitue le  meilleur choix.

La distance ou plage de mesure du radar à salves d’impulsions dépend du type d'antenne sélectionné, de la constante diélectrique du fluide et de la présence d'interférences. Les perturbations causées par les turbulences, la mousse, les fausses cibles (obstructions à l'intérieur du réservoir à l'origine de faux échos), les réflexions multiples (réflexions sur le toit du réservoir) ou un taux élevé de variations du niveau, peuvent affaiblir, disperser ou multiplier les signaux radar. Les niveaux de liquide très élevés ou très bas peuvent également poser problème.

Traitement du signal

La fonction de traitement du signal d'un radar constitue un élément important car les radars subissent des interférences semblables à celles qui affectent la lumière. De nos jours, c'est la qualité de traitement du signal qui différencie les transmetteurs radar haut de gamme des autres radars.

Grâce à ses fonctions avancées de traitement du signal, le radar à salves d'impulsions parvient à extraire le niveau réel des fausses cibles et autres bruits de fond. Les circuits du radar à salves d’impulsions consomment très peu d'énergie de sorte qu'aucun cycle de recharge n'est nécessaire pour obtenir des mesures fiables. C'est pour cette raison que le radar à salves d’impulsions peut également détecter des taux élevés de variations, ce qui s'avère impossible avec d'autres transmetteurs à radar alimentés en boucle. Bien que le radar à salves d’impulsions intègre une fonction puissante de reconnaissance et de rejet des fausses cibles, la réduction des réflexions des fausses cibles est influencée par son installation et son orientation.

 

Antennes

L'antenne du transmetteur émet et reçoit le signal radar. La plage de mesure maximale de chaque antenne dépend principalement des constantes diélectriques et du degré de turbulences. Les antennes cornet mesurent des fluides à diélectrique aussi faible que 1,4 tandis que le diélectrique minimum accepté par les antennes cierge est de 1.7.

 

Avantages

Le radar à salves d’impulsions mesure avec précision et fiabilité un large éventail de fluides dans une vaste gamme de conditions de process (des surfaces de produit calmes et solutions aqueuses, aux surfaces turbulentes et solutions eaux/hydrocarbures agressives). En tant qu'instrument sans contact, le radar à salves d’impulsions ne risque aucune complication en raison du contact éventuel d'une sonde avec le fluide de process (dépôt de fluide visqueux ou attaque corrosive par des substances chimiques agressives). Etant donné le coût des longueurs de sonde étendues, plus la plage de mesure est vaste, plus ce type de radar s'impose comme la solution la plus économique. Ce radar n'est pratiquement pas influencé par les températures, les pressions, la présence de vapeurs ou les mouvements d'air qui peuvent se produire dans l'espace libre d'un réservoir. Les variations de densité, de conductivité et des constantes diélectriques n'ont également aucune influence sur la précision des mesures. De plus, comme il s'agit d'un instrument intégralement électronique, l'absence de pièces mobiles se traduit par des coûts d'entretien réduits. Quant à sa conception à deux fils et son alimentation en boucle, elles simplifient considérablement son installation et réduisent fortement sa consommation en énergie.