Vergelijk kabel-, staaf- en coaxiale geleide radarprobes: nauwkeurigheid, bereiken, Dk-limieten en installatie. Ontvang deskundige begeleiding bij de selectie van GWR-niveautransmitters.
Een geleide-golfradar (GWR) niveautransmitter is een continu niveaumeter die het niveau van vloeistof, slurry of vaste stof meet door laagenergetische microgolfpulsen langs een metalen sonde te sturen en de reflectie te timen die terugkeert van het media-oppervlak — een techniek die time-domain reflectometry (TDR) wordt genoemd. Volgens de industriële praktijk bereikt een moderne geleide-golfradar-niveautransmitter een nauwkeurigheid van ±2 mm tot ±5 mm, meet media met diëlektrische constanten zo laag als Dk ≥ 1,4 (coaxiale sonde), Dk ≥ 1,6 (staafsonde) of Dk ≥ 1,9 (kabel sonde), en dekt meetbereiken van ongeveer 0,3 m tot 40 m, afhankelijk van het geselecteerde sondetype. Omdat de microgolfenergie langs een vaste geleider reist in plaats van door open lucht te stralen, blijft GWR een betrouwbare echo produceren in precies de omstandigheden die vrije-ruimteradar verslaan: schuim, stoom, turbulentie, roerders en smalle of geblokkeerde aansluitingen. Het nadeel is een fysieke sonde in het vat, daarom is de sondeselectie — kabel, staaf of coaxiaal — de belangrijkste technische beslissing in elke GWR-toepassing.
GWR gebruikt dezelfde fysica als contactloze radar, maar in plaats van microgolven in de dampruimte uit te stralen, lanceert het ze langs een geleidende sonde. Een pulsgenerator zendt een laagenergetische microgolfburst uit (band van 100 MHz tot 1,8 GHz) die langs de sonde reist met bijna de lichtsnelheid. Wanneer de puls een verandering in diëlektrische constante tegenkomt — meestal het media-oppervlak — reflecteert een deel van de energie terug langs de sonde. De vliegtijd tussen emissie en terugkeer geeft direct de afstand, omdat de voortplantingssnelheid langs de sonde in wezen constant is.
De sterkte van de gereflecteerde echo hangt af van het diëlektrische contrast tussen de dampruimte en het medium. Een vloeistof met hoge Dk, zoals water (Dk ≈ 80), geeft een zeer sterke echo, terwijl een koolwaterstof met lage Dk, zoals benzine of kerosine (Dk ≈ 1,8–2,2), een zwakke echo geeft. Het sondetype bepaalt hoe strak het elektromagnetische veld is geconcentreerd — en dus hoe zwak een reflectie nog met vertrouwen kan worden gedetecteerd.
Wanneer het media-oppervlak zich onder de sonde bevindt, gaat de puls door naar de sondetip en reflecteert terug, waardoor een referentie-echo ontstaat die slimme transmitters gebruiken voor automatische zelfcontrole en voor het detecteren van sondeschade of aanslagvorming.
GWR is ook de standaardoplossing in de industrie voor interfacemeting. Wanneer twee niet-mengbare vloeistoffen aanwezig zijn, genereert de puls twee reflecties: een sterke aan het bovenste vloeistofoppervlak en een tweede, zwakkere aan het grensvlak tussen de twee vloeistoffen. Het tijdsverschil tussen de twee echo's levert zowel het totale niveau als de interfacepositie in één meting op, daarom is olie-water-interfacetoepassing — inclusief in ketel- en procesvatniveaumeting — vertrouwt bijna uitsluitend op geleide golftechnologie.
Niet-contactradar straalt door de dampruimte en raakt het proces nooit aan. Maar zodra een van de volgende omstandigheden zich voordoet, is geleide golfradar de betrouwbaardere keuze:
Wanneer is niet-contact de betere keuze? Wanneer de tank open is met een vrije zichtlijn, of het medium corrosief, schurend of vervuilend genoeg is om een sonde te beschadigen of te bedekken — of wanneer een sonde fysiek onmogelijk te installeren is. Voor die toepassingen is een niet-contact 80 GHz radarniveaumeter vaak de betere keuze. De algemene regel: als u een sonde in de tank kunt tolereren en de toepassing moeilijk is — schuim, stoom, lage Dk, agitatie of interface — wint geleide golfradar.
Elke GWR-zender voert dezelfde TDR-meting uit, maar de sonde — de fysieke interface met het proces — bepaalt het bereik, de nauwkeurigheid, de minimale diëlektrische constante en welke toepassingen hij kan overleven. De drie standaardtypen zijn kabel, staaf en coaxiaal.
Een kabelsonde is een flexibele metalen draad, meestal 2–6 mm in diameter, opgehangen aan de procesaansluiting en gespannen door een bodemgewicht. Het is de GWR-optie met het grootste bereik — 10–30 m standaard, tot ~40 m in speciale uitvoeringen — waardoor het de natuurlijke keuze is voor hoge tanks, silo's en opslagvaten. Het wordt opgerold geleverd, zodat het eenvoudig te installeren is in vaten waar een stijve sonde nooit door een mangat past.
Kabels presteren uitstekend bij viskeuze en kleverige media: een laag zware oliën, slurries, polymeersmelten of zware condensatie verzwakt het signaal minder op een kabel dan in een coaxiale buis. Kabelprobes kunnen ook koolwaterstoffen met lage Dk aan tot hun Dk ≥ 1,9 limiet, en hun hoge treksterkte (typisch 5–14 kN) zorgt dat ze spanning kunnen houden in hoge, diepe vaten.
De beperkingen van een kabelprobe zijn mechanisch. In geroerde of hogesnelheidstoepassingen kan een niet-gespannen kabel zweepen en valse echo's veroorzaken, dus kabels in dergelijke tanks moeten aan de bodem worden verankerd of worden voorzien van een bevestiging; vallende vaste stoffen of een snelle vulstroom kunnen de kabel ook beschadigen. De nauwkeurigheid is typisch rond ±5 mm — prima voor voorraad- en custody-doeleinden, minder ideaal voor nauwkeurige procesregeling. In zeer korte vaten (onder ~1 m) wordt een kabel onpraktisch omdat het nuttige bereik pas onder de bovenste dode zone begint. Voor hoge tanks en viskeuze toepassingen is de kabelgeleide radarniveautransmitter de werkpaardkeuze.
Een staafsonde is een stijve metalen staaf, typisch 6–16 mm in diameter, die recht naar beneden loopt vanaf de procesaansluiting. Staven dekken meetbereiken van ruwweg 0,3 m tot 6 m — kleine tanks, buffervaten, dagtanks, skids en separatoren, waar het niveau belangrijk is voor procesregeling in plaats van voorraad.
Omdat een staaf stijf is, kan deze niet zwiepen. Daardoor is het de voorkeurssonde voor geroerde tanks, vaten met golfbeweging en toepassingen met zware condensatie of spatten, waar een kabel zou buigen en een vrije-ruimteradar het echo zou verliezen. Staven kunnen goed tegen condensatie, verdragen lichte aanslag en — met hun Dk ≥ 1,6 drempel — breiden betrouwbare meting uit naar een breder scala van laag-Dk-koolwaterstoffen dan een kabel. Staven passen ook in bypasskamers (stilpijpen) voor interface-meting in rustig water.
De beperkingen van de staaf zijn lengte en vrije ruimte. Boven ~6 m wordt een staaf onhandelbaar, zwaar en duur om te ondersteunen, dus hogere vaten gaan standaard naar kabel. Een staaf moet ten minste ~100 mm van de tankwand en eventuele metalen inwendige delen worden gehouden om valse echo's te voorkomen. In korte toepassingen levert de staaf nauwkeurigheid tot ±2–3 mm, waardoor het de sonde bij uitstek is wanneer herhaalbare procesregeling belangrijker is dan ruw bereik. Zie de radar-niveautransmitter met staafgeleide golf voor toepassingsspecifieke details.
Een coaxiale sonde plaatst het meetelement in een concentrische metalen buis, waardoor een volledig afgeschermde transmissielijn ontstaat. Het resultaat is het sterkste en schoonste signaal van de drie sondetypes: er straalt geen energie naar buiten, er komen geen storende echo's van de tankwand, en zelfs extreem zwakke reflecties van media met een lage diëlektrische constante blijven detecteerbaar tot een Dk ≥ 1,4 drempel — de laagste van alle GWR-sondes. Coaxiale sondes leveren ook de beste nauwkeurigheid van de familie (±2 mm), de kortste dode zones en de meest betrouwbare interfacemeting.
Het nadeel is de buis zelf. Omdat het meetelement is ingesloten, zal een coaxiale sonde verstoppen of aankoeken in viskeuze, kleverige, kristallijne, polymeriserende of gesuspendeerde vaste-stof toepassingen — en zodra de annulus volloopt, vereist reiniging volledige verwijdering en demontage. Coaxiale sondes zijn daarom gereserveerd voor alleen schone vloeistoffen: lichte koolwaterstoffen, condensaat, cryogene media en chemicaliën die niet vervuilen. Ze zijn ook beperkt tot ongeveer 6 m bereik en hebben de hoogste kosten van de drie sondetypes. Wanneer het medium schoon is en het signaal zwak, is de coaxiale geleide-radar niveautransmitter is de meest nauwkeurige GWR-configuratie die beschikbaar is.
De onderstaande tabel vat de technische afwegingen samen voor snelle referentie tijdens de selectie van de sonde.
| Sondetype | Max. bereik | Beste medium | Belangrijkste beperkingen | Typische prijsklasse |
|---|---|---|---|---|
| Kabel | 10–30 m (tot ~40 m) | Viskeuze vloeistoffen; slurries; koolwaterstoffen met lage Dk; vaste stoffen in hoge tanks en silo's; zware condensatie | Moet aan de onderkant worden verankerd bij agitatie; risico op zweepslag; Dk ≥ 1 | 9; onpraktisch onder ~1 m, Laagste |
| Staaf | 0 | 3–6 m | Kleine tanks; turbulente of geroerde toepassingen; condensatie; interfacmeting | Beperkt bereik; stijf — vereist ~100 mm wandafstand; geen contact met inwendige delen, Midden |
| Coaxiaal | 0 | 3–6 m | Schone vloeistoffen; media met de laagste Dk; interface; cryogene toepassingen | Verstopt bij viskeuze; kristallijne; kleverige; of vaste-stofhoudende media; moeilijkst te reinigen, Hoogste |
Het correct in het vat brengen van de sonde is net zo belangrijk als het kiezen van het juiste sondetype. De volgende regels gelden voor alle drie de typen.
Wanneer contact met de sonde onmogelijk is — zeer corrosieve beklede tanks, media die harde aanslag vormen, of schurende vaste stoffen — stap dan terug naar een contactloze 80 GHz radarniveaumeter en bespreek de afweging opnieuw met uw leverancier.
GWR heeft geen bewegende delen: in tegenstelling tot vlotter-, displacer- en servoniveaumeters is er niets dat kan vastlopen of verslijten, dus routinematig onderhoud is meestal inspectie.
Voor een breder beeld van hoe GWR zich verhoudt tot magnetische, ultrasone, hydrostatische en andere principes, is de gids vergelijkende meettechnologieën voor niveau een nuttige referentie.
Welke nauwkeurigheid kan een geleide-golfradarniveautransmitter bereiken? Afhankelijk van het sondetype en de omstandigheden, ±2 mm tot ±5 mm: coaxiale sondes bereiken ongeveer ±2 mm, staafsondes ongeveer ±2–3 mm, en kabelsondes ongeveer ±5 mm. Herhaalbaarheid is typisch submillimeter, daarom is GWR geschikt voor zowel voorraad- als procescontroledoeleinden.
Wat is het maximale meetbereik van een geleide-golfradarniveautransmitter? Kabelsondes dekken 10–30 m standaard en tot ongeveer 40 m in speciale uitvoeringen, de keuze voor hoge tanks en silo's. Staaf- en coaxiale sondes zijn beperkt tot ongeveer 6 m, wat geschikt is voor kleine en middelgrote vaten.
Wat is de minimale diëlektrische constante die GWR kan meten? Volgens de industriële praktijk zijn de praktische limieten Dk ≥ 1,4 voor coaxiaal, Dk ≥ 1,6 voor staaf, en Dk ≥ 1,9 voor kabelsondes. Beneden ongeveer Dk 1,4 verliest geleide-golfradar de signaalmarge die nodig is voor betrouwbare meting en moet een andere technologie worden overwogen.
Kan geleide-golfradar het grensvlak tussen twee vloeistoffen meten? Ja. Wanneer twee niet-mengbare vloeistoffen met voldoende diëlektrisch contrast aanwezig zijn, produceert de puls één reflectie aan het oppervlak en een tweede op het grensvlak, zodat zowel het totale niveau als de positie van het grensvlak in één instrument worden gemeten.
Kan GWR hoge temperaturen en hoge druk aan? Standaard instrumenten werken van -40 °C tot +200 °C bij drukken tot 40 bar. Configuraties voor hoge temperaturen met extern gemonteerde elektronica gaan tot +400 °C, en procesaansluitingen voor hoge druk gaan tot 160 bar of meer.
Kabel-, staaf- en coaxiale probes lossen elk een ander deel van niveauproblemen op, en verkeerd kiezen — een kabel in een korte geroerde tank, een coaxiale in een vervuilende toepassing — is de meest voorkomende oorzaak van GWR-veldstoringen. Probeselectie kan het beste worden gedaan aan de hand van de werkelijke tanktekening, media-eigenschappen en procesomstandigheden, niet alleen op basis van een datasheet.
WELK is een fabrikant van geleide golfradar met ISO 9001 fabriekskwaliteitssystemen, ATEX-capabele instrumentopties en applicatie-ingenieurs die dagelijks werken aan probeselectie. Als u een GWR-zender specificeert, neem dan contact op met WELK voor een offerte en applicatie-engineeringondersteuning met uw tankafmetingen, diëlektrische constante van het medium, temperatuur en drukgegevens, en wij zullen het juiste probetype, de juiste lengte en procesaansluiting aanbevelen — plus een niet-contact alternatief waar geen probe geïnstalleerd mag worden.
Probe-based guided wave radar transmitter for narrow tanks, bypass chambers, low-dielectric liquids and selected interface applications.
Flexible cable guided wave radar for taller tanks and selected bulk solids where a rigid probe is impractical.
Rigid rod guided wave radar for clean liquids, bypass chambers and shorter process vessels with stable probe geometry.
Send drawings, dimensions, material, environment or operating conditions, and we will help confirm the right specification.
Uploaded reference files are included with the inquiry. For larger CAD packages, reply to the confirmation email or send them here:
Our team typically replies within 24 uur.
