I. Funktionsprinzip

• Grundformel: Pegelhöhe H=2v×t​, wobei v die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Mikrowellen in der Sonde und t die Umlaufzeit des Signals ist.
• Signalfokussierung: Die Sonde bündelt die Mikrowellenenergie auf einen begrenzten Raum und vermeidet so das Divergenzproblem von berührungslosen Radarsignalen, die sich in der Luft ausbreiten. Dies führt zu stärkeren und stabileren reflektierten Signalen.

II. Kernkomponenten

1. Elektronische Einheit: Zuständig für die Erzeugung, Übertragung, den Empfang und die Verarbeitung von Mikrowellensignalen. Sie enthält einen integrierten Mikroprozessor zur Datenberechnung und -ausgabe (z. B. 4–20 mA, HART, RS485-Signale).
2. Sonde (Wellenleiter): Der „Übertragungskanal“ für Mikrowellensignale, zu den gängigen Typen gehören:
   • Starre Stabsonden: Geeignet für niedrigviskose Flüssigkeiten und nicht-turbulente Bedingungen, bieten eine hohe Vibrationsfestigkeit.
   • Stahlseilsonden: Ideal für tiefe Tanks, hochviskose Medien oder solche, die Schwebstoffe enthalten, bieten eine hohe Flexibilität.
   • Koaxialsonden: Die Signale werden zwischen Innen- und Außenleitern übertragen. Sie eignen sich für Medien mit niedriger Dielektrizitätskonstante (z. B. leichte Öle, verflüssigte Gase) und bieten eine verbesserte Störfestigkeit.
3. Montageflansch/Schnittstelle: Befestigt das Instrument am Tankdeckel. Die Materialauswahl basiert auf der mittleren Korrosivität (z. B. Edelstahl 316L, Hastelloy).

III. Hauptmerkmale

1. Hohe Störfestigkeit auch unter komplexen Bedingungen

• Die Mikrowellensignale breiten sich entlang der Sonde aus und minimieren so den Einfluss von Umweltfaktoren wie Dampf, Staub, Schaum oder Nebel. Sie bleiben auch in Umgebungen mit starker Schaumbildung (z. B. Biergärtanks) oder unter intensiver Bewegung stabil.
• Unempfindlich gegenüber Störungen durch interne Tankstrukturen (z. B. Rührwerke, Schwallwände), da sich die Signale entlang der Sonde ausbreiten und so die bei berührungslosen Radarsystemen üblichen Fehlechos vermieden werden.

2. Hohe Messgenauigkeit und Stabilität

• Die Messgenauigkeit liegt typischerweise im Bereich von ±0,05%FS bis ±0,1%FS, wobei die Wiederholgenauigkeitsfehler bis zu ±0,02%FS betragen und damit einige berührungslose Radarmodelle übertreffen.
• Die Stärke des Reflexionssignals hängt primär vom Kontakt zwischen Sonde und Medium ab, wodurch sich das Verfahren für Medien mit niedriger Dielektrizitätskonstante eignet (z. B. Benzin, Flüssiggas).

3. Anpassungsfähigkeit an verschiedene Medien und extreme Umgebungen

• Medienkompatibilität: Geeignet zur Messung von Flüssigkeiten (einschließlich hochviskoser, kristallisierender Medien wie Sirup und Natronlauge), Feststoffpartikeln (z. B. Kunststoffgranulat, Kohlenstaub), Suspensionen (z. B. Schlamm, Fruchtsaft) und Grenzflächen (z. B. Öl-Wasser-Grenzflächen).
• Umweltverträglichkeit: Widersteht hohen Temperaturen (-50℃ bis 400℃), hohen Drücken (bis zu 40 MPa) und stark korrosiven Umgebungen; geeignet für chemische Reaktoren, Hochdrucklagertanks usw.

4. Flexible Installation für beengte Räume

• Sonden können in kleine Tanks, unregelmäßig geformte Behälter oder Container mit inneren Hindernissen eingeführt werden und benötigen keine offene Oberseite. Sie eignen sich besonders für Nachrüstungsprojekte oder beengte Räume.

IV. Anwendungsszenarien

• Chemische Industrie: Füllstandsmessung in Reaktoren, Hoch-/Niederdruck-Lagertanks und Öl-Wasser-Grenzflächenerkennung.
• Erdöl und Petrochemie: Füllstandsmessung in Rohöltanks, Leichtöltanks (Benzin, Diesel) und Flüssiggastanks.
• Lebensmittel und Getränke: Füllstandsmessung in stark schaumbildenden Gärtanks (z. B. Bier, Joghurt), Siruptanks und Fruchtsaftsuspensionen (mit lebensmittelgeeigneten Sondenmaterialien).
• Wasseraufbereitung: Füllstandsmessung in Abwasserbehandlungsbecken und Absetzbecken unter Vermeidung von Schaumstörungen.
• Energiewirtschaft: Füllstandsmessung in Kohlenstaubsilos und Aschebehältern sowie Füllstandsüberwachung von Hochtemperaturkesseln.

V. Einschränkungen

1. Wartungsanforderungen für Kontaktmessungen: Die Sonden stehen in direktem Kontakt mit dem Medium und neigen aufgrund der Viskosität zu Ablagerungen oder Verstopfungen, was eine regelmäßige Reinigung erforderlich macht. Stark korrosive Medien können zu Sondenverschleiß führen, wodurch spezielle Materialien notwendig werden (und die Kosten steigen).
2. Begrenzter Messbereich: Die maximale Reichweite wird durch die Sondenlänge bestimmt. Bei herkömmlichen Modellen liegt der Bereich zwischen 0,3 m und 30 m, was für besonders große Tanks ungeeignet ist (kontaktloses Radar kann bis zu 100 m abdecken).
3. Einschränkungen bei hygienischen Anwendungen: In der Lebensmittel-, Pharma- und anderen Bereichen mit hohen Hygieneanforderungen sind die Validierungsprozesse für die Sondenreinigung komplex, was die Kosten für die Einhaltung der Vorschriften potenziell erhöht (berührungsloses Radar ist aufgrund der Berührungsfreiheit vorteilhafter).
4. Risiko des Sondenverschleißes: Bei Szenarien mit Rühren oder turbulenter Medienströmung müssen Sondenschutzhülsen installiert werden, um ein Brechen durch Kollisionen zu verhindern.

VI. Wesentliche Unterschiede zum berührungslosen Radar

Abschluss