Радарный уровнемер УЛМ-11 предназначен для высокоточного бесконтактного измерения уровня  жидких продуктов и сыпучих материалов в резервуарах. Уровнемер УЛМ-11 применяется для измерения уровня жидких продуктов таких как нефть, бензин, дизельное топливо, мазут, кислота, щелоч, битум, пиво, масло, спирт (пищевой), метанол, вода, фенол и т.д., и измерения уровня сыпучих матералов таких как угольная пыль, уголь, цемент, щебень, сажа (технический углерод) и т.д.

Уровнемер УЛМ-11 оптимизирован для построения систем коммерческого учета и для решения задач по измерению уровня, требующих максимально возможной точности и чувствительности.

Точность измерения и конструктивные особенности позволяют, на основе данных приборов, легко и быстро стоить разветвленные системы измерения уровня для резервуарных парков любой конфигурации и любой степени сложности, а также легко интегрировать уровнемеры УЛМ-11 в уже существующие измерительные комплексы. 

Универсальность

Универсальность уровнемера УЛМ-11 обусловлена использованием для измерения уровня продукта максимально возможной, на сегодняшний день, частотой электро-магнитного сигнала (СВЧ). Она составляет 94ГГц. Технологией производства радарных уровнемеров работающих на такой частоте обладает только наша компания!

Применение такой высокой частоты позволяет добиться уникальных характеристик : из курса физики известно, что чем выше частота излучаемого сигнала, тем уже "измерительный" луч, тем большая часть отраженного сигнала возвращается обратно в антенну датчика уровня, тем выше чувствительность уровнемера. Поэтому, при внешнем диаметре антенны датчика уровня уровнемера УЛМ-11 всего 90мм, ширина измерительного луча составляет 4⁰ (лучшее значение в отрасли), максимальная абсолютная погрешность ±1мм не зависит от температуры окружающей среды, а наилучшая инструментальная погрешность достигает ±0,05мм. 

Уровнемер УЛМ-11 одинаково пригоден для измерения уровня столь разных по отражательной способности продуктов как сыпучие продукты, жидкости и сжиженные газы.

 - измерение уровня в условиях испарений;

 - измерение уровня при волнениях поверхности;

 - измерение уровня сыпучих материалов.

Конструкция

Рабочая температура окружающей среды в месте установки датчика уровня находится в диапазоне от -60⁰С до +50⁰С, при этом никаких дополнительных утеплителей и обогревателей не требуется. Нормальное функционирование уровнемера при столь низких температурах обеспечивается внутренней, автономной системой подогрева, которая поддерживает необходимую рабочую температуру внутри датчика уровня.

В датчиках уровня уровнемера УЛМ-11 применен защищенный принцип размещения антенны - антенна целиком находится внутри корпуса датчика и изолирована от внешнего пространства фторопластовой линзой специальной выпуклой формы. Форма линзы способствует стеканию влаги с ее поверхности, а температура на внешней поверхности защитной линзы всегда выше температуры окружающей среды (роса всегда выпадает на более холодных поверхностях). Такой комплекс мер гарантирует невыпадение росы на антенне и отсутствие загрязнений способных повлиять на точность и стабильность измерения уровня. 

При такой конструкции датчика уровня отсутствует необходимость опускания внутрь резервуара антенны, поэтому датчик уровня уровнемера УЛМ-11 можно целиком изолировать от внутреннего объема резервуара при помощи радиопрозрачной прокладки (фторопластовой, кварцевой, керамической и т.д.). Эта опция удобна при измерении уровня агрессивных веществ (кислот, щелочей и т.д.), пищевых продуктов, перегретых продуктов и продуктов хранящихся в резервуарах с избыточным давлением.

Основные технические характеристики

Уровнемеры УЛМ сертифицированы ГОССТАНДАРТом России - регистрационный номер в государственном реестре 16861-08.

Уровнемер УЛМ-11А1 - это бесконтактный радарный уровнемер построенный по принципу непрерывного FMCW-радара.

Уровнемер УЛМ-11А1 оптимизирован для решения общетехнологических задач бесконтакатного измерения уровня в различных резервуарах с жидкими продуктами и сыпучими материалами.

Благодаря отсутствию контакта с измеряемым продуктом уровнемер УЛМ-11А1 идеально  подходит для измерения уровня большинства агрессивных, взрывоопасных, пищевых и высоковязких продуктов: кислоты, щелочи, воды,  различных растворов, химикатов, нефти, темных и светлых нефтепродуктов, мазута, битума, спирта, газового конденсата.

В уровнемере УЛМ-11А1, так же как и в уровнемерах УЛМ-11, УЛМ-11А2 и УЛМ-31А2, применяется оригинальная технология адаптивной подстройки FMCW-системы, поэтому он одинаково устойчиво измеряет уровень как жидких продуктов, так и различных сыпучих материалов. Применяемые технологии обеспечивают максимальную чувствительность при измерении уровня таких материалов как цемент, уголь, угольная пыль, сажа (технический углерод), щебень, песок и т.д.

Уровнемер УЛМ-11А1 имеет унифицированное конструктивное исполнение, в части монтажа, с уровнемерами УЛМ-11 и УЛМ-11А2.

Так же все уровнемеры серии УЛМ полностью совместимы по протоколу и электрическому подключению. Это позволяет построить систему измерения уровня в резервуарном парке предприятия с наилучшим соотношением цена/качество. В зависимости от требуемой точности измерения в каждом конкретном резервуаре могут использоваться различные уровнемеры. При этом все датчики уровня подключаются на одну информационную линию и работают с одним программным обеспечением верхнего уровня. Что, в результате, позволяет построить оптимальную по соотношению цена/качество систему измерения уровня.

Основные технические характеристики.

Уровнемеры УЛМ сертифицированы ГОССТАНДАРТом России - регистрационный номер в государственном реестре 16861-08.

Радарный уровнемер УЛМ-31А1 - это уникальный инструмент для надежного измерения уровня жидких и сыпучих материалов. В этом уровнемере, проверенная годами радарная технология сочетается с инновационными инженерными решениями: плоская микрополосковая антенна, высокочувствительная СВЧ-система и высокопроизводительный комплекс цифровой обработки сигнала. Все это позволяет использовать его для измерения уровня в сложных условиях, но требующих, при этом, бюджетного решения - уровнемер имеет невысокую цену.

Радарный уровнемер УЛМ-31А1 идеален для измерения уровня сыпучих материалов и агрессивных продуктов. Плоская конструкция антенны и применение радиопрозрачного изолятора гарантирует защиту от абразивного воздействия пыли измеряемого продукта и коррозионного влияния паров, а высокопроизводительная измерительная система обеспечивает стабильность и точность измерений. Уровнемер УЛМ-31А1 применяется для измерения уровня цемента, руды, шлака, зерна, комбикорма, муки, угля, гипса, извести, щебня, песка, кислоты (серной, соляной, азотной, плавиковой, фосфорной), рассолов, щелочи и т.д. Наилучшее соотношение цена-качество позволяет применять уровнемер УЛМ-31А1 во многих ранее не доступных для радарных уровнемеров отраслях и установках.

Радарный уровнемер УЛМ-31А1 имеет маленькие размеры, прост в установке и настройке. Комплектуется конфигурационно-наладочным программным обеспечением которое обеспечивает весьма широкий диапазон настройки и диагностики уровнемера, что очень серьезно расширяет диапазон его применениея. Нет необходимости в проведении специализированных пусконаладочных работ - комплект программного обеспечения поддерживает функцию удаленной настройки, диагностики и конфигурирования. 

Радарный уровнемер УЛМ-31А1 может комплектоваться беспроводным пультом ПЛ-01 для конфигурирования и диагностики. Большинство функций по управлению, настройке, поверке и диагностике становится доступным без использования компьютера.

Основные технические характеристики. 

• максимальная абсолютная погрешность ............................. ±3мм.
• ширина измерительного луча ................................................... 9⁰.
• диапазон измерения уровня ..................................................... 0,6 ÷ 30м.
• рабочая температура окружающей среды ........................... от -40 до +50⁰С
• температура контролируемого продукта ............................... не ограничена
• напряжение питания ....................................................................24В постоянного тока
• исполнение...................................................................................... не взрывозащищенное, IP55
• цифровой интерфейс .................................................................... RS485, Modbus
• аналоговый выход .......................................................................... 4-20 мА

Радарный уровнемер УЛМ-11А2 - это недорогой надежный инструмент бесконтактного измерения уровня. Уровнемер УЛМ-11А2 ориентирован на использование в технологических системах измерения уровня, где критична стоимость средств измерения, но при этом требуется бесконтактность и высокая надежность измерения.

Уровнемер УЛМ-11А2 близок по цене к популярным поплавковым, магнитострикционным и другим контактным уровнемерам. Но, являясь радарным уровнемером, не имеет их недостатков связанных с выходом из строя контактных чувствительных элементов т.к. контакт с измеряемым продуктом полностью отсутствует.

Наилучшая область применения уровнемемеров УЛМ-11А2, это измерение уровня взлива в горизонтальных и вертикальных резервуарах высотой до 4м.

Датчики уровня уровнемера УЛМ-11А2 имеют унифицированные установочные размеры с уровнемерами УЛМ-11 и УЛМ-11А1, они полностью совместимы по командам и могут объединяться в единую измерительную систему.

 Основные технические характеристики.

Уровнемеры УЛМ сертифицированы ГОССТАНДАРТом России - регистрационный номер в государственном реестре 16861-08.

Уровнемер УЛМ-31А2 создан как максимально простое и недорогое универсальное средство измерения уровня подходящее для использования на технологических резервуарах с различными жидкими и сыпучими, в том числе и с агрессивными, продуктами.

Уровнемер УЛМ-31А2 применяется для измерения уровня жидких продуктов таких как кислота, щелоч, пиво, масло, вода, патока, молоко и т.д., и измерения уровня сыпучих материалов таких как цемент, щебень, зерно, комбикорм и т.д.

В датчиках уровня (УЛМ4-5) уровнемера УЛМ-31А2 применен ряд инновационных решений облегчающих их установку, эксплуатацию и наладку.

Конструкция.

Датчики уровня УЛМ4-5, входящие в состав уровнемера УЛМ-31А2, имеют специальное исполнение обеспечивающее максимальную стойкость к агрессивным средам.

В отличии от большинства присутствующих на рынке уровнемеров в уровнемере УЛМ-31А2 используется оригинальное конструктивное решение, когда корпус датчика уровня заканчивается плоским фланцем. Микрополосковая антенна распложена внутри датчика и полностью защищена от внешней среды.

Корпус датчика уровня изготовлен из материала стойкого к агрессивным средам (кислота, щелочь), а антенна дополнительно защищена фторопластовой пластиной. Такая конструкция максимально облегчает монтаж и эксплуатацию уровнемера.

Точность измерения радарного уровнемера УЛМ-31А2 с датчиками уровня УЛМ4-5 никак не зависит от характеристик атмосферы над продуктом (воздушной подушки): влажности, запыленности, давления, температуры окружающей среды и температуры самого контролируемого продукта, что свойственно многим другим уровнемерам, например всем ультразвуковым.

Основные технические характеристики.

Уровнемеры УЛМ сертифицированы ГОССТАНДАРТом России - регистрационный номер в государственном реестре 16861-08.

Одной из основных характеристик любого радарного уровнемера, влияющей на большинство эксплуатационных характеристик (точность измерения, стабильность измерения, чувствительность), является ширина измерительного луча.

Высокая чувствительность.

Датчик уровня установленный на крыше резервуара излучает в сторону контролируемого продукта электромагнитные волны - измерительный луч, имеющий расширяющуюся диаграмму направленности.

Существование такой структуры излучения связано с фундаментальными физическими законами. В качестве аналогии можно привести электрический фонарик у которого световое пятно будет тем больше, чем дальше от него расположена освещаемая поверхность и чем меньше диаметр отражателя ("антенны") фонарика. А видим мы это световое пятно только потому, что свет отражаясь попадает в наши глаза ("приемник"). Очень похожий принцип действует и в случае электромагнитных волн СВЧ-диапазона. Электромагнитная волна излучается в сторону продукта, отражается от него и возвращается в антенну датчик уровня уровнемера.

Ширина измерительного луча характеризуется углом расхождения луча. И чем шире луч (больше угол расхождения), тем меньший процент излученного сигнала (при прочих равных условиях), после отражения, вернется обратно в приемник датчика уровня уровнемера и "принесет" информацию об уровне наполнения резервуара. Т.е. чем уже измерительный луч уровнемера, тем чувствительней уровнемер. Поэтому более узкий луч позволяет заметно повысить качество измерения уровня, и этот эффект тем более заметен, и тем больше улучшает качество работы уровнемера, чем больше высота установки (т.е. чем выше резервуар). Ширина измерительного луча уровнемера УЛМ-11 - 4⁰.

Удобство размещения.

Чем уже луч, тем проще установить уровнемер на резервуаре. Датчик уровня уровнемера можно расположить ближе к стенке резервуара, проще выбрать место установки таким образом, чтобы измерению не мешали посторонние предметы и элементы конструкции резервуара.

Попадание посторонних предметов и элементов конструкций резервуара в измерительный луч приводит к возникновению дополнительных помех и, как следствие, к увеличению вероятности ухудшения погрешности измерения и возникновения ситуаций с нестабильными измерениями.

Таким образом, уровнемер с более узким лучом может служить более универсальным инструментом измерения уровня, чем уровнемер с более узким лучом.

Передовые технологии.

Добиться уменьшения ширины луча можно увеличивая диаметр антенны датчика уровня уровнемера и повышая частоту излучаемого электромагнитного сигнала. Например, уровнемер УЛМ-11 работает на частоте 94ГГц и при диаметре антенны 86мм имеет ширину измерительного луча 4⁰. 

Другие производители, для того чтобы добиться близких характеристик угла расхождения луча (6⁰-10⁰), на рабочей частоте уровнемера 10-24ГГц, вынуждены увеличивать диаметр антенны.

Модельный ряд уровнемеров УЛМ имеет различные модификации уровнемеров, с различными метрологическими и эксплуатационными характеристиками. Поэтому для большинства задач по измерению уровня можно выбрать наиболее оптимальное, по соотношению цена/качество решение.

Наиважнейшей частью радарного уровнемера является антенна - она является именно тем "глазом" через который уровнемер "видит" уровень продукта. И если продолжать аналогию, то от качества "зрения" во многом зависит, то какие выводы сделает "мозг".

В уровнемерах серии УЛМ используется 2 типа антенн:

Рупорно-линзовая антенна.

Наиболее оптимальной, с точки зрения радиолокации, для измерения уровня, является рупорная антенна. Но у нее есть ряд недостатков - при необходимом диаметре раскрыва она должна быть достаточно длинной и она чувствительна к выпадению влаги на внутренней поверхности. Этих недостатков лишена рупорно-линзовая антенна.

Рупорно-линзовая антенна применяется в уровнемерах УЛМ-11, УЛМ-11А1 и УЛМ-11А2. Она состоит из самого рупора и защитно-фокусирующей линзы, при этом находится целиком внутри корпуса датчика уровня. 

Таким образом решается несколько задач.

Во-первых. Применение линзы оптимизирует диаграмму направленности датчика уровня уровнемера и позволяет разместить антенну в малом объеме.

Во-вторых. Антенна помещается целиком внутри корпуса датчика уровня уровнемера и не требует обязательного опускания ее внутрь резервуара. Антенна защищена от атмосферы внутреннего объема резервуара фторопластовой линзой специальной выпуклой формы. Это облегчает размещение уровнемера на резервуаре и защищает антенну уровнемера от выпадения на ней влаги и загрязнения.

В-третьих. Благодаря тому, что в датчике уровня работает автономная система подогрева, а антенна находится целиком внутри корпуса, то температура на внешней поверхности защитной линзы, в большинстве случаев, выше температуры окружающей среды на 1-2⁰ С. Это практически исключает выпадение влаги на поверхности линзы. 

Планарная антенна.

Планарная антенна применена в уровнемере УЛМ-31А2 (датчик уровня УЛМ4-5). Этот тип антенн представляет сбой печатную плату выполненную особым образом на специальных материалах. Она имеет гораздо меньшую себестоимость (по сравнению с рупорно-линзовой), а самое главное, она очень компктная и плоская. Поэтому она полностью размещена внутри корпуса датчика уровня и защищена от контактов с окружающей средой. Кроме того, применение такой антенны позволило сделать датчик уровня УЛМ4-5 уровнемера УЛМ-31А2 таким образом, что он заканчивается плоским фланцем и не имеет никаких выступающих в сторону резервуара частей.

Уровнемеры серии УЛМ построены по принципу действия ЛЧМ-радиолокатора, этот принцип более известен в иностранной транскрипции - FMCW (в дальнейшем будем пользоваться этой аббревиатурой).

Непрерывный принцип (FMCW) наиболее оптимален для высокоточных  измерений и измерений уровня в условиях слабых отражений, он позволяет заметно повысить качество измерения уровня, увеличить точность измерения уровня, минимизировать влияние паразитных помех и помех связанных с неровностями (волнениями) поверхности измеряемого продукта, увеличить стабильность измерений по сравнению с другими методами (импульсными).

Как это работает?

Датчик уровня уровнемера УЛМ устанавливается на крыше резервуара. Микроволновой генератор датчика уровня (рис.1) формирует радиосигнал, частота которого изменяется во времени по линейному закону рис.2 (линейный частотно-модулированный сигнал). Этот сигнал излучается в направлении продукта, отражается от него и часть сигнала, через определенное время, зависящее от скорости света, возвращается обратно в антенну.

Рис.1

Разница частоты переданного и отраженного сигнала f₁ (рис.2) пропорциональна времени распространения электромагнитной волны t₁ до продукта и обратно. Зная, что скорость распространения волны равна скорости света и зная время распространения можно легко вычислить расстояние от антенны до продукта (отражателя).

Рис.2

Но это идеальный случай возможный только при наличии идеального отражателя. В реальности же, в резервуаре могут быть посторонние конструкции, на поверхности продукта могут быть волнения, поверхность продукта может быть не ровная (сыпучий продукт) и т.д. В этом случае, картина отраженного сигнала может быть совсем другой (рис.3).

Рис.3

В данном случае невозможно определить разницу частот простым вычитанием - нет единого значения. Поэтому применяется более сложная операция смешения излученного и принятого сигнала. В результате получается не число, а низкочастотный результирующий "сигнал" в котором присутствуют и полезные и паразитные частоты. 

Рис.4

Дальнейшая обработка сигнала осуществляется микропроцессорной системой датчика уровня и заключается в точном определении частоты полезного сигнала и пересчете ее значения в значение уровня наполнения резервуара.

Для этого, результирующий сигнал, полученный в результате смешения переданного и принятого сигнала, подвергают спектральному анализу. При помощи методов цифровой обработки частотный сигнал преобразуется в спектральную картину (рис.5).

Рис.5

После этого осуществляется точное определение частоты f полезного сигнала и пересчет ее в значение расстояния от антенны датчика уровня до поверхности продукта. А для получения значения уровня наполнения, значение дальности вычитают из высоты установки датчика уровня введенной в уровнемер.