تاریخچه لول ترانسمیتر راداری

لول ترانسمیترهای راداری یکی از پیشرفته‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری سطح در صنایع مختلف هستند که با دقت بالا و عملکرد غیرتماسی، جایگاه ویژه‌ای در فرآیندهای صنعتی پیدا کرده‌اند. در این مقاله قصد داریم به تاریخچه لول ترانسمیتر راداری بپردازیم؛ از آغاز توسعه این فناوری تا مراحل پیشرفت آن در سال‌های اخیر. شناخت سیر تحول این ابزار نه‌تنها برای متخصصان فنی اهمیت دارد، بلکه به درک بهتر کاربردها و انتخاب درست تجهیزات در صنعت نیز کمک می‌کند.

تعریف لول ترانسمیتر راداری:

لول ترانسمیترهای راداری (Radar Level Transmitters) یکی از تجهیزات پیشرفته با فناوری رادار در زمینه ترانسمیتر سطح سیالات مایع و جامد در سیلو ها ، مخازن و یا هر محیط دیگری هستند که در طی سال های اخیر به طور گسترده‌ای در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار گرفته ‌اند. این تجهیزات به ویژه برای شرایط سخت دما و فشار بالا، مواد خورنده و بخار طراحی شده اند.

تاریخچه لول ترانسمیتر راداری:

لول ترانسمیترهای راداری (Radar Level Transmitters) در واقع نتیجه تکامل و پیشرفت فناوری رادار و اندازه‌گیری سطح در طی چندین دهه است. این فناوری در ابتدا به ‌طور عمده برای اهداف نظامی توسعه داده شد و سپس به صنعت‌های غیرنظامی منتقل شد.

در مورد اختراع دقیق لول ترانسمیترهای راداری، نمی‌توان یک فرد خاص را به ‌عنوان مخترع این تجهیز معرفی کرد، زیرا این فناوری به تدریج توسط مهندسان و محققان مختلف در طول زمان توسعه یافت. با این حال، می‌توان به مراحل مختلف توسعه این فناوری اشاره کرد که در نهایت به اختراع و تکامل لول ترانسمیترهای راداری منجر شد:

فناوری رادار ابتدا در دهه 1930 میلادی توسط محققان و مهندسانی همچون کارل فرِدریش گوتلوب گته  (Karl Friedrich Gauss)  و البرت هالوی (Albert Hallway) در آلمان توسعه یافت و برای شناسایی و اندازه‌گیری موقعیت اشیاء از طریق انتشار امواج رادیویی و اندازه‌گیری زمان بازگشت آن‌ها به سیستم استفاده می شد.

با پیشرفت فناوری رادار در دهه 1950 میلادی و تلاش برای استفاده از این فناوری در اندازه گیری سطح سیالات مایع و جامد، امکان استفاده از آن در زمینه‌های غیرنظامی مانند هواشناسی و کشف مواد معدنی فراهم شد.

در سال 1972 میلادی، اولین دستگاه های سنجش سطح رادار کارآمد در جهان طراحی شد و در صنایع آغاز به کار کردند. این دستگاه ها توانستند با استفاده از امواج رادیویی برای اندازه‌گیری دقیق سطح سیالات در مخازن و برج‌ ها، از جمله در صنایع شیمیایی و پتروشیمی، کارآمدی خود را ثابت کنند. این نوع ترانسمیترها به ویژه در شرایط سخت مانند دما و فشار بالا و یا در  محیط های دارای بخار و گرد و غبار ، مورد توجه قرار گرفتند. به دلیل پیچیدگی و ویژگی‌های خاص این فناوری، نمی‌توان یک مخترع خاص را برای لول ترانسمیترهای راداری نام برد، بلکه این فناوری نتیجه‌ی تلاش‌های جمعی محققان و مهندسان در صنعت رادار، سنسورها و اتوماسیون صنعتی بوده است.

در سال 1973 میلادی اولین آزمایش میدانی لول سنج راداری بر روی یک کشتی دریایی در سوئد نصب شد و سپس پس از گذشت سه سال در سال 1976 میلادی اولین سیستم تولید انبوه به نام سیستم رادار تانک SUM-21 بر روی کشتی نروژی M/S Havdrott نصب شد.

در دهه 1990 میلادی لول ترانسمیترهای راداری با استفاده از تکنولوژی‌ های دیجیتال و پیشرفته‌ تر توسعه یافتند. این تجهیزات قادر به انجام اندازه‌گیری‌ های دقیق‌ تر در مقایسه با تکنولوژی ‌های قبلی مانند لول ترانسمیتر اولتراسونیک شدند. همچنین ، لول ترانسمیترهای راداری می توانستند سطح سیال را در فضاهای دارای فشار و دمای بالا و شرایط خشن اندازه گیری کنند.

در دهه 2000 میلادی ، استفاده از لول ترانسمیتر راداری برای اندازه‌گیری سطح در صنایع مختلف، از جمله صنایع شیمیایی، صنایع نفت و گاز و صنایع غذایی افزایش یافت. پیشرفت در فناوری‌های راداری به طور خاص در 2 طول موج  به وجود آمد که به طور وسیع تری در اندازه‌گیری سطح‌ های مختلف و با دقت بالا استفاده می‌شدند.

در دهه 2010، لول ترانسمیترهای راداری به عنوان یکی از اجزای مهم در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی و اینترنت اشیا  (IoT)  استفاده شدند. این سیستم‌ها قادر به انتقال داده‌ها به صورت بی‌سیم به سرورها و پلتفرم ‌های مانیتورینگ از راه دور بودند، که به اپراتورها این امکان را می‌داد که وضعیت سطح مواد را در لحظه نظارت کنند و اقدامات پیشگیرانه انجام دهند.

در نهایت، باید اشاره کرد که این فناوری از طریق پیشرفت ‌های مداوم در حوزه‌های رادار، اندازه‌گیری سطح، میکروالکترونیک و ارتباطات بی‌سیم به توسعه رسید و اکنون به‌عنوان یکی از ابزارهای کلیدی در صنایع مختلف شناخته می‌شود.

نحوه عملکرد لول ترانسمیتر راداری:

لول ترانسمیترهای راداری از اصول امواج راداری مانند امواج میکروویو برای اندازه‌گیری سطح سیالات استفاده می‌کنند. این دستگاه امواج راداری را به سمت سطح سیال ارسال می‌کند و هنگامی که این امواج به سطح مورد نظر برخورد کردند، بازتاب می‌شوند و به دستگاه برمی‌گردند. دستگاه سپس زمان طی‌ شده برای بازگشت امواج را اندازه‌گیری کرده و بر اساس آن، فاصله سطح از سنسور را محاسبه می‌کند.

عملکرد لول ترانسمیتر راداری

ویژگی‌های لول ترانسمیتر راداری:

دقت بالا :

این دستگاه‌ ها قادر به اندازه‌گیری دقیق سطح سیال حتی در شرایط دشوار مانند بخار، گرد و غبار، یا دمای بالا هستند.

عدم نیاز به تماس :

لول ترانسمیترهای راداری بدون تماس فیزیکی با مایعات یا مواد جامد سطح را اندازه‌گیری می‌کنند یعنی نیازی به تماس مستقیم با سیال ندارند. این ویژگی موجب می‌شود که این ترانسمیترها برای محیط‌ هایی که مملو از بخار، گرد و غبار یا شرایط خطرناک هستند، مناسب باشند در نتیجه باعث کاهش نیاز به نگهداری و همچنین جلوگیری از آلودگی یا خرابی دستگاه می‌شود.

مقاومت در برابر شرایط سخت:

لول ترانسمیترهای راداری می ‌توانند در دما بالا ، فشار بالا، و محیط‌های سخت مانند بخار، مواد خورنده، یا محیط ‌های با تشعشعات بالا نیز به‌ خوبی عمل کنند.

قابلیت اندازه‌گیری مواد مختلف :

این ترانسمیترها می ‌توانند برای اندازه‌گیری سطح سیالات مختلف از جمله مایعات، جامدات و مواد پودری استفاده شوند.

پوشش گسترده :

این تجهیزات برای اندازه‌گیری سطح در مخازن بزرگ یا کوچک، سیلوها، تانکرها، و حتی در مخازن تحت فشار یا خلأ کاربرد دارند.

کاربردها:

کاربرد لول ترانسمیتر راداری

صنایع شیمیایی و پتروشیمی : برای اندازه‌ گیری دقیق سطح مواد در مخازن ، سیلو ها ، تانکر ها و برج‌ های تقطیر.

صنایع نفت و گاز : برای نظارت و اندازه گیری بر سطح مواد در مخازن نفتی و گازی.

صنایع غذایی و دارویی : برای اندازه گیری و کنترل سطح مایعات و مواد پودری مانند شکر و آرد و غیره در مخازن ذخیره‌سازی.

صنایع آب و فاضلاب:  برای اندازه‌گیری سطح آب در مخازن و حوضچه‌ ها.

انرژی و نیروگاه‌ها:  برای اندازه گیری و نظارت بر سطح مواد در مخازن سوخت یا ذخیره انرژی.

صنایع معدنی و سیمانی:  برای اندازه ‌گیری سطح مواد معدنی در سیلوها و مخازن.

مزایای استفاده از لول ترانسمیتر های راداری:

عدم تماس با ماده : لول ترانسمیترهای راداری هیچ‌ گونه تماسی با سیال مورد اندازه ‌گیری ندارند. این ویژگی باعث می‌ شود که برای مواد خطرناک، خورنده یا داغ مناسب باشند.

دقت بالا : لول ترانسمیترهای راداری می ‌توانند دقت بسیار بالایی در اندازه ‌گیری سطح مواد ارائه دهند. تغییرات کوچک در سطح مواد به‌ خوبی تشخیص داده می‌ شوند.

عملکرد در شرایط سخت:  این دستگاه‌ ها می ‌توانند در شرایط محیطی سخت، مانند دما و فشارهای بالا، رطوبت زیاد، گازهای خورنده یا محیط ‌های متغیر کار کنند.

عملکرد مستقل از ویژگی‌ های فیزیکی ماده : لول ترانسمیترهای راداری به ویژگی ‌های فیزیکی ماده مانند چگالی، ویسکوزیته، یا دمای آن وابسته نیستند.

پایداری و طول عمر بالا : این نوع ترانسمیترها عمر طولانی‌ تری دارند و نیاز به نگهداری کمی دارند. در بسیاری از موارد، دستگاه قادر به ارائه عملکرد بدون نیاز به کالیبراسیون ‌های مکرر است.

عملکرد در شرایط پر گرد و غبار یا بخار : لول ترانسمیترهای راداری می ‌توانند در محیط ‌هایی که با گرد و غبار، بخار یا گازهای متراکم مواجه هستند، کار کنند بدون اینکه دچار اختلال شوند.
نصب آسان و انعطاف ‌پذیری : نصب این ترانسمیترها معمولاً سریع و آسان است. به علاوه، آن‌ها برای انواع مختلف مخازن و کاربردها، چه در فشار بالا و چه در محیط ‌های خلاء، مناسب هستند.

بدون نیاز به کالیبراسیون مداوم : برخلاف برخی از فناوری ‌های دیگر، لول ترانسمیترهای راداری معمولاً نیاز به کالیبراسیون مکرر ندارند و پایداری بالایی در طول زمان دارند.

قابلیت اندازه‌گیری بدون تأثیر از سطح بر جریان راداری : این دستگاه ‌ها می ‌توانند سطح مواد را با دقت اندازه‌گیری کنند حتی اگر مواد به ‌صورت متغیر یا پر نوسان در حال حرکت باشند.

سازگاری با انواع مخازن : این دستگاه ‌ها برای نصب در انواع مخازن با اندازه ‌های مختلف مناسب هستند و می ‌توانند به ‌طور مؤثر عملکرد کنند.

پاسخ سریع و زمان تأخیر کم : سیستم راداری می ‌تواند تغییرات سطح را با سرعت بسیار بالا شبیه ‌سازی کرده و پاسخ سریعی بدهد.

مقاومت در برابر نویز : رادارها معمولاً به نویز الکترومغناطیسی مقاوم هستند و می ‌توانند بدون مشکل در محیط ‌های صنعتی با نویز بالا کار کنند.

معایب استفاده از لول ترانسمیتر های راداری:

 هزینه بالای خرید و نصب :

یکی از بزرگترین معایب لول ترانسمیترهای راداری هزینه بالای خرید اولیه و نصب آن‌ها است. این سیستم ‌ها معمولاً نسبت به سایر تکنولوژی ‌های اندازه‌ گیری سطح مانند لول ترانسمیترهای اولتراسونیک یا مکانیکی، گران ‌تر هستند.

مشکلات در اندازه ‌گیری در موارد خاص :

در برخی شرایط خاص مانند سیالات بسیار چسبنده ، سیال با خاصیت جذب رادار و یا شرایطی که سطح سیال دارای موج‌ های غیر یکنواخت است، عملکرد لول ترانسمیترهای راداری ممکن است دچار اشکال شود. زیرا برخی از مواد خاص مانند مایعات با خواص جذب بالای امواج راداری، ممکن است بازتاب ضعیفی داشته باشند که اندازه ‌گیری دقیق سطح را دشوار کند.

محدودیت در شرایط دمایی و فشار بسیار بالا :

گرچه لول ترانسمیترهای راداری می‌ توانند در دماها و فشارهای بالا عملکرد خوبی داشته باشند، اما در شرایط فوق ‌العاده سخت مانند دما و فشارهای بسیار بالا (مثل مخازن هسته‌ای یا فرآیندهای صنعتی خاص) یا فشار و دماهای بسیار پایین، ممکن است به تنظیمات خاص یا تجهیزات اضافی نیاز باشد.

 اختلالات ناشی از محیط‌های خاص :

در برخی از محیط ‌ها که دارای بخار، گرد و غبار یا گازهای خاص هستند، ممکن است امواج راداری ضعیف و یا دچار اختلال شوند. این اختلالات می ‌توانند دقت اندازه‌گیری را کاهش دهند.

نیاز به کالیبراسیون در برخی شرایط :

در حالی که لول ترانسمیترهای راداری به ‌طور کلی نیاز به کالیبراسیون کمتری دارند، در برخی موارد خاص (مانند تغییرات دما یا ویژگی ‌های مواد)، ممکن است نیاز به کالیبراسیون یا تنظیمات مجدد داشته باشند.

 دقت پایین در برخی مواد چسبنده یا پودرهای ریز :

لول ترانسمیترهای راداری ممکن است در مواد پودری یا چسبنده که سطح آن‌ ها ناپایدار است و به طور پیوسته تغییر می کند، دقت مناسبی نداشته باشند.

محدودیت در فواصل طولانی :

در برخی از موارد، برای اندازه ‌گیری سطح در فواصل طولانی یا در مخازن بزرگ، ممکن است نیاز به استفاده از مدل ‌هایی با قدرت ارسال بالا باشد زیرا هر چه فاصله بین فرستنده و لول ترانسمیتر راداری بیشتر شود، دقت و قدرت سیگنال کمتر می ‌شود، بنابراین ممکن است نیاز به دستگاه ‌های پیشرفته ‌تر یا سیستم‌ های چندگانه باشد.

 اثر تداخل راداری :

در محیط ‌هایی که چندین دستگاه راداری در فاصله نزدیک به یکدیگر نصب شده باشند، ممکن است تداخل سیگنال‌ ها ایجاد شود که دقت اندازه‌ گیری را تحت تأثیر قرار دهد.

نیاز به منبع برق ثابت :

بیشتر لول ترانسمیترهای راداری به منبع برق ثابت نیاز دارند، که این ممکن است در مکان‌ هایی که دسترسی به برق محدود است یا نیاز به سیستم‌ های بی‌ سیم دارند، یک مشکل باشد.

حساسیت به تغییرات دمای محیط :

در برخی موارد، تغییرات سریع دما در محیط می‌ تواند بر عملکرد دستگاه تأثیر بگذارد و دقت اندازه ‌گیری‌ ها را کاهش دهد. زیرا دماهای بالا یا پایین می ‌تواند باعث تغییر در سرعت امواج راداری و تأثیر بر دقت اندازه‌ گیری شود.

شرکت های تولید کننده:

Endress+Hauser

Emerson (Rosemount)

Siemens

KROHNE

Yokogawa

VEGA

SICK

Honeywell

Rosemount

Bradford

Baumer