Qu'est-ce qu'un radar de niveau
Un radar de niveau envoie des micro-ondes vers la surface d'un liquide ou d'un solide et chronomètre leur retour. Le temps de vol étant converti en distance et la géométrie de la cuve en niveau, l'appareil mesure sans toucher le contenu. C'est ce qui en fait la solution pratique dans les cuves contenant un produit corrosif, hygiénique, visqueux ou chaud, et dans les silos où la poussière mettrait en échec un appareil optique ou mécanique.
Le radar n'est pas perturbé par ce qui gêne les ondes sonores. La vapeur, les gradients de température et, dans une large mesure, la pression atmosphérique ne modifient pas la vitesse de la mesure comme ils modifient celle du son : c'est pourquoi le radar a remplacé l'ultrason dans de nombreux services de vapeur et de condensats. Ce qui l'affecte, c'est la proportion d'énergie renvoyée, laquelle dépend surtout de la constante diélectrique du produit et de l'état de sa surface.
Deux familles sont couramment utilisées. Le radar à antenne libre rayonne depuis une antenne montée sur le toit de la cuve et ne touche rien. Le radar à guide d'ondes envoie le signal le long d'une sonde qui pénètre dans le produit, ce qui convient aux milieux à faible constante diélectrique, aux cuves étroites et aux surfaces agitées, au prix d'une sonde mouillée que le procédé peut encrasser ou recouvrir.
Comment mesure un radar de niveau
L'appareil mesure le temps de vol. Une impulsion courte ou un balayage de fréquence est émis, réfléchi par la surface puis reçu, et le temps écoulé donne la distance. Le niveau se déduit de cette distance et de la position connue du plan de référence : c'est pourquoi la hauteur de cuve et les dimensions du piquage font partie de la spécification et non d'un détail de site.
La force de l'écho dépend du contraste de constante diélectrique entre le produit et l'espace situé au-dessus. Un produit à constante diélectrique élevée réfléchit fortement et se repère facilement. Un produit à faible constante renvoie peu d'énergie : le choix s'oriente alors vers une sonde à guide d'ondes ou une antenne plus focalisée, et vers tout ce qui permet à davantage d'énergie émise d'atteindre la surface.
L'autre moitié du problème, c'est tout le reste dans la cuve. Une pale d'agitateur, un serpentin de chauffage, une chicane, un jet de remplissage et la condensation sur l'antenne produisent leurs propres réflexions, et un récepteur ne peut pas distinguer à la seule amplitude un écho parasite d'un écho réel. L'analyse de la courbe d'écho et la cartographie sont ce qui les supprime, et elles fonctionnent d'autant mieux que l'installateur connaît le contenu de la cuve. C'est pourquoi les internes font partie de la demande.
Choix de configuration
L'essentiel de la spécification est déterminé par ces décisions plutôt que par la classe d'exactitude. Chacune contraint la suivante, c'est pourquoi elles sont tranchées dans l'ordre.
| Configuration | Options à fixer | Ce que cela détermine réellement |
| Principe de mesure | Radar à antenne libre ou radar à guide d'ondes | Si l'appareil touche le milieu, et sa capacité à traiter des réflexions faibles, de la mousse et une surface en mouvement. |
| Forme de l'antenne ou de la sonde | Formes à cornet, à lentille, à tige et à câble, en différentes tailles | L'angle d'ouverture, et donc la part de la structure interne de la cuve qui entre dans le faisceau et peut créer un écho parasite. |
| Bande de fréquences | Les bandes radar proposées par la famille d'appareils | La finesse avec laquelle le faisceau peut être focalisé pour une taille d'antenne donnée, ce qui compte sur les cuves hautes ou encombrées. |
| Sortie et protocole | 4-20 mA, HART, Modbus et autres bus | Ce qui lit le niveau, et si l'appareil peut être configuré et diagnostiqué à distance. |
| Alimentation et câblage | Boucle à deux fils alimentée par la boucle, ou quatre fils avec alimentation séparée | Si la boucle existante peut alimenter l'appareil, et l'importance du câblage que demande l'installation. |
| Raccordement process et matériaux | Filetage, bride ou raccord hygiénique, et matériaux mouillés | La tenue mécanique, le mode d'étanchéité, et la compatibilité avec le milieu et avec le nettoyage. |
| Boîtier et classement de zone | Matériau du boîtier, indice de protection, agrément pour atmosphère explosive, conception hygiénique | Où l'appareil peut être installé, et s'il peut être lavé ou nettoyé en place. |
| Configuration et affichage | Afficheur intégré, configuration à distance, ou accès par logiciel et sans fil | L'effort de mise en service, et la nécessité pour quelqu'un de lire une valeur sur la cuve. |
Comment choisir un radar de niveau
| Critère | Pourquoi il décide de la réponse | Comment le fixer avant de nous consulter |
|---|
| Constante diélectrique du produit | Elle fixe la part d'énergie qui revient, et donc la capacité d'une antenne libre à voir la surface | Donnez le nom du produit et, lorsqu'elle est connue, sa constante diélectrique. Ne supposez pas qu'un produit réfléchit bien parce qu'il paraît solide. |
| Étendue de mesure, zone morte et niveau le plus bas | Le haut et le bas de la plage utile sont fixés par l'antenne et par le raccordement, et non par la seule hauteur de cuve | Donnez la hauteur de la cuve et les niveaux minimal et maximal à mesurer réellement, et pas seulement les dimensions de l'ouvrage. |
| Géométrie de la cuve et internes | Agitateurs, serpentins, chicanes et points de remplissage réfléchissent tous, et le récepteur doit apprendre à les ignorer | Envoyez un croquis de la cuve et de ses internes, et précisez où débouche la ligne de remplissage. |
| État de la surface | Mousse, vagues, condensation et dépôts modifient à la fois l'écho et la capacité de l'antenne à émettre | Décrivez le comportement de la surface en service, y compris pendant le remplissage et en cas de moussage. |
| Atmosphère au-dessus du produit | Vapeurs, poussières, pression et température dans l'espace situé au-dessus du liquide ou du solide agissent sur l'antenne et sur l'étanchéité | Indiquez les vapeurs ou poussières présentes, ainsi que la pression et la température dans l'espace de vapeur. |
| Raccordement process et matériaux | Il fixe la tenue mécanique et la compatibilité, et souvent la taille d'antenne qui passe physiquement par le piquage | Donnez la taille et la norme du piquage, ainsi que le matériau de construction de la cuve. |
| Sortie, alimentation de boucle et intégration | La boucle existante et le système récepteur décident de la sortie et du mode de câblage | Indiquez ce qui lit le niveau et si la boucle peut alimenter l'appareil. |
| Nettoyabilité et classement de zone | Ils modifient le boîtier et le raccord, et en service hygiénique aussi la surface de l'antenne | Précisez les exigences de nettoyage en place et le classement de zone. |
Les alternatives les plus proches
Ce sont les types que recouvre généralement une demande pour un radar de niveau, et le moment où le choix se décide vraiment.
| Alternative la plus proche | Ce qui la distingue d'un radar de niveau |
| Détecteurs de niveau à ultrasons | Utilise le son plutôt que les micro-ondes, et coûte généralement moins cher. La vitesse du son varie avec la température, la composition des vapeurs et la pression : vapeur, stratification et vide dégradent donc la mesure d'une manière qui n'affecte pas le radar. En l'absence de ces conditions, l'ultrason est souvent préféré pour son coût moindre. |
| Transmetteurs de niveau radar | Le même principe radar appliqué le long d'une sonde plutôt qu'à travers l'air, ce qui stabilise la mesure sur les produits à faible constante diélectrique, dans les cuves étroites et sur les surfaces agitées. Il impose une sonde mouillée, dont l'encrassement et les dépôts deviennent de nouveaux critères. |
| Capteurs de niveau capacitifs | Mesurent la variation de capacité lorsque le produit monte entre la sonde et la paroi. Simples et peu coûteux, ils conviennent aux faibles constantes diélectriques, mais la mesure dépend des propriétés du produit : un changement de milieu ou d'humidité impose généralement un nouvel étalonnage. |
| Transmetteurs de niveau hydrostatiques | Déduisent le niveau de la pression de la colonne de liquide. Simple, bien compris et peu coûteux, mais la grandeur mesurée est une pression : une variation de densité modifie donc le niveau affiché, et la solution convient aux cuves ouvertes plutôt qu'aux enceintes sous pression. |
| Capteurs de niveau à flotteur | Un flotteur mécanique qui suit la surface, sans alimentation et avec une indication directe. Fiable dans les liquides propres, mais les pièces mobiles s'usent et se bloquent, et les produits visqueux, encrassants ou chargés de solides les mettent en échec. |
| Détecteurs de niveau | Signalent qu'un point est atteint plutôt que de mesurer la position du niveau. Les verrouillages et les alarmes de niveau haut demandent normalement un détecteur, souvent en complément d'un appareil continu plutôt qu'à sa place. |
Le radar et l'ultrason sont les deux familles sans contact, et ce qui les sépare tient presque entièrement à ce qui se trouve dans l'espace au-dessus du produit.
Ce qu'il faut inclure dans la demande
La première réponse peut être un devis plutôt qu'une série de questions si la demande contient ces éléments. Lorsqu'un chiffre est inconnu, envoyez la description de l'usage et nous confirmerons ce qu'il implique.
- Produit, et sa constante diélectrique lorsqu'elle est connue
- Hauteur de la cuve et niveaux minimal et maximal à mesurer
- Forme de la cuve et internes : agitateur, serpentins, chicanes, point de remplissage
- État de la surface : mousse, turbulence, condensation, dépôts
- Vapeurs, poussières, pression et température dans l'espace au-dessus du produit
- Type, taille et matériau du raccordement process
- Sortie et protocole, et l'alimentation disponible sur la boucle
- Nécessité d'un nettoyage hygiénique en place ou d'un agrément pour atmosphère explosive
- Quantité, port de destination et date de livraison requise
