Füllstandsmessung mit geführter Mikrowelle

Die geführte Mikrowelle ist ein Prinzip zur Füllstandsüberwachung in Behältern. Der Sensor sendet eine Mikrowelle aus, die entlang des Sondenstabs verläuft und an der Oberfläche des Mediums reflektiert wird. Das Prinzip eignet sich hervorragend für Flüssigkeiten. Bei der Verwendung mit Ölen ist zusätzlich ein Koaxialrohr erforderlich.

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Füllstandsmessung mit geführter Mikrowelle

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Füllstandsmessung mit geführter Mikrowelle - Prinzip und Anwendungen

Die Füllstandsmessung mittels geführter Mikrowellen basiert auf dem Prinzip der Laufzeitmessung von elektromagnetischen Wellen. Dieses Messprinzip ist vor allem für die zuverlässige Füllstandsmessung bei Flüssigkeiten in Tanks und Behältern geeignet. Die Füllstandssensoren messen die Füllhöhe kontinuierlich und ermöglichen die exakte Überwachung von Füllständen in der Prozessindustrie oder einfachen Behältern.

Funktionsweise von Füllstandssensoren mit geführter Mikrowelle

Der Füllstandssensor wird oben im Tank oder Behälterdeckel (z.B. unter Verwendung einer Flanschplatte) montiert und ist senkrecht auf das Medium ausgerichtet. Der Füllstandsensor besitzt eine Monostabsonde, die senkrecht in den Behälter bis knapp über den Boden hineinragt. Das Messgerät sendet einen Mikrowellenimpuls aus, der entlang des Sondenstabs wandert. Wenn die elektromagnetische Welle auf das Medium trifft, wird sie reflektiert und wandern zurück zum Sensor. Die Zeit zwischen Aussenden und Empfangen der Welle wird gemessen. Durch die Kenntnis der Geschwindigkeit einer Mikrowelle wird der Abstand zwischen Sensor und Oberfläche des Mediums berechnet. Wenn die Behälterhöhe bekannt ist, kann auf diese Weise der Füllstand des Messmediums präzise bestimmt werden.
Applikationsbeispiel Füllstandsmessung mit geführter Mikrowelle in einem Tank

Betrieb mit Monostabsonde

Füllstandmessung mit Monostabsonde ist insbesondere zur kontinuierlichen Messung von wässrigen Medien - auch stark verschmutzten wässrigen Medien geeignet. Zur ordnungsgemäßen Funktion mit Monostabsonde benötigt das Gerät eine ausreichend große Einkoppelplatte aus Metall. Sie ist Voraussetzung dafür, dass der Mikrowellenimpuls mit optimaler Sendeleistung in den Behälter eingekoppelt wird. In geschlossenen Metallbehälter dient der Behälterdeckel als Einkoppelplatte.

Betrieb mit Koaxialsonde

Die Koaxialsonde besteht aus einem inneren Sondenstab und einem äußeren Sondenrohr (Koaxialrohr). Der Sondenstab ist im Koaxialrohr durch ein oder mehrere Distanzstücke zentriert. Bei Betrieb mit Koaxialsonde werden neben wässrigen Medien auch Medien mit niedriger Dielektrizitätskonstante erfasst (z. B. Öl und ölbasierte Medien). Bei Betrieb mit Koaxialsonde ist keine Einkoppelplatte erforderlich. Es sind außerdem keine Mindestabstände zu Behälterwänden und Objekten im Behälter erforderlich.

Für welche Medien sind Füllstandssensoren mit geführter Mikrowelle geeignet?

Füllstandssensoren mit geführter Mikrowelle eignen sich besonders für Füllstandmessung wasserbasierter Flüssigkeiten. Der Einsatz mit Öl ist ebenfalls unter Verwendung eines Koaxialsonde möglich. Sie ist besonders nützlich in Industrieumgebungen wie Chemieanlagen, Lebensmittelverarbeitung, Wasser- und Abwasserwirtschaft sowie in der Ölindustrie. Feststoffe und Schüttgüter können nicht mit der geführten Mikrowelle überwacht werden, weil die Gefahr einer mechanischen Be- und Überlastung des Sondenstabs zu groß ist.

Trennschichten und die Bedeutung des Mediums

In manchen Anwendungen können sich Trennschichten oder Schäume auf der Oberfläche der Flüssigkeit bilden. Diese können die Laufzeit der Mikrowellenimpulse beeinflussen und zu Messfehlern führen. Es ist daher wichtig, das zu messende Medium und mögliche Einflüsse auf die Mikrowellenausbreitung zu berücksichtigen, um zuverlässige Messungen und genaue Messergebnisse zu gewährleisten.

Vorteile der Füllstandsmessung mit geführter Mikrowelle

  • Hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messungen.
  • Messung von stark verschmutzen Medien ist möglich
  • Eignet sich für verschiedene Medien, sowohl leitende als auch nichtleitende.
  • Geringe Beeinflussung durch äußere Einflüsse wie Druck, Temperatur oder Dampf.
  • Möglichkeit zur Messung in geschlossenen Systemen und unter extremen Bedingungen.

Nachteile der Füllstandsmessung mit geführter Mikrowelle

  • Eventuelle Beeinträchtigung der Messung durch stark sprudelnde Oberflächen oder Schaum
  • Schwierigkeiten bei Medien, die stark inhomogen sind, sich entmischen und dadurch Trennschichten ausbilden
  • Öle sind schwierig zu erfassen und können ausschließlich mit Koaxialrohr erkannt werden
  • Koaxialrohr ist anfällig bei stark verschmutzen Medien und Schaum

Anwendungsbereiche vom Füllstandssensoren mit geführter Mikrowelle

  • Erfassung von Kühlschmieremulsion in einer Werkzeugmaschine
  • Erfassung von Reinigungsflüssigkeit in einer Teile-Reinigungsanlage
  • Überwachung von Hydrauliköl in einem Hydraulikaggregat (nur bei Betrieb mit Koaxialsonde)