レーダーレベル計について

市場には、さまざまなレベル測定技術を利用する幅広いモデルが揃っています。プロセスに最適な測定技術は、プロセスの具体的な特性と要件に応じて異なります。

では、圧力式、静圧式、静電容量式、超音波式など、どのタイプのセンサを選択すればよいのでしょうか？それぞれに利点がありますが、レーダー技術は多数のアプリケーションに対応する汎用性の点で際立っています。IIoT機能と組み合わせると、監視と制御を大幅に簡素化できます。

レーダーレベル計は、一般的に伝搬時間（Time-of-Flight）または周波数変調連続波（FMCW）のいずれかの原理に基づいて動作します。次のセクションでは、それぞれの原理について詳しく説明します。

この方式では、レーダー機器は、測定対象物表面で反射して再び機器に戻るマイクロウェーブパルスを放射することで、測定対象物表面までの距離を測定します。アンテナは反射信号を受信し、電子モジュールに転送します。電子モジュールでは、マイクロプロセッサがエコーを分析し、信号が戻るまでの時間を計算します。

表面までの距離（D）は、レーダーからのパルスの伝搬時間（t）に比例します。マイクロプロセッサが使用する計算式は以下のとおりです。

D = c · t/2

cは光速を表します。

機器は距離（D）の算出後、空距離（E）に基づいてレベル（L）を計算できます。

L = E-D

この方式では、レーダーセンサが高周波信号を発信します。この周波数は時間の経過とともに増加し、いわゆる周波数スイープまたは信号スイープを行います。この信号が測定対象物表面で反射し、これをアンテナで受信して遅延時間（t）とともに電子モジュールに送信します。

受信した周波数と送信した周波数は異なり、その差（Δf）はエコー曲線に比例します。以下に示すように、フーリエ変換を利用してスペクトルを取得します。

機器では、タンクの高さと測定距離の差を計算してレベルを算出します。この方式はToF方式よりも複雑ですが、すべての計算が機器の内部で処理されるため、追加作業なしに正確な結果が得られます。

アプリケーションに最適なオプションを特定するには、周波数帯域を理解するか、または専門家に相談する必要があります。非接触式レベルセンサは4つの異なる周波数帯域に対応しており、ほとんどのセンサが6 GHz、10 GHz、または26 GHzで動作します。

最近になって、80 GHz対応レーダーセンサが市場に登場しました。このセンサは、特に従来のレーダーレベル計ではビーム放射角用にスペースの拡張が必要となるアプリケーションにおいて、プロセス設備の面で大きなメリットをもたらします。

お客様のプロセスに最適なのは、どの周波数帯域でしょうか？その答えは、アプリケーション固有の複数の要因に応じて異なります。詳細な調査を行うか、またはプロセスデータを専門家に提供してガイダンスを受けることができます。前者は徹底的な調査が可能であり、後者は調査にかかる時間を節約できます。

IIoTレーダーセンサは最新世代のコンパクトなレベル計です。Endress+HauserのMicropilot FWR30などのモデルは、小型タンクに容易に設置でき、必要に応じて移設も可能です。

このような可搬性は、バッテリ駆動と無線通信によって実現されており、インターネット接続環境であれば、継続的なデータ伝送を維持しながら、タンクを任意の場所に移動できます。

その他の機能として、位置追跡、最小/最大しきい値の設定、測定値が変化したときの自動アラートなどがあります。80 GHzで動作するこのセンサは、小型タンクに最適で、設置スペースが限られたアプリケーションでも、信頼性の高い正確な測定を実現します。

Micropilot FWR30などのクラウドベースのIIoTレーダー機器は、わずか数ステップで設定できます。設定後は、スマートフォン、ノートパソコン、タブレット端末からすべての測定データにアクセスできます。Netilion lloTエコシステムのような補完的なサービスを導入することで、ダッシュボード、履歴データ、マッピング、通知など、高度な機能を利用できます。