Perbandingan Pengukuran Level Radar antara 26GHz Pulse & 80GHz FMCW

Pemancar level radar, yang beroperasi pada frekuensi pulsa 26 GHz dan frekuensi FMCW 80 GHz, menawarkan keunggulan tersendiri dalam aplikasi pengukuran level, dengan pilihan di antara keduanya bergantung pada persyaratan khusus seperti lebar berkas, resolusi, dan kedalaman penetrasi.

Sensor 80 GHz memberikan resolusi lebih tinggi dan lebar berkas lebih sempit, sementara sensor 26 GHz menawarkan jangkauan lebih luas dan penetrasi lebih dalam, sehingga masing-masing cocok untuk berbagai skenario industri.

Pemancar level radar pulsa 26 GHz beroperasi berdasarkan prinsip pengukuran time-of-flight (TOF), memanfaatkan semburan pendek gelombang elektromagnetik frekuensi tinggi untuk menentukan level material cair atau padat dalam berbagai aplikasi industri.

Teknologi ini memancarkan pulsa gelombang mikro sempit pada frekuensi 26 GHz, yang ditransmisikan ke bawah melalui antena.

Prinsip pengoperasian dasar melibatkan langkah-langkah berikut:

• Emisi pulsa: Pemancar menghasilkan pulsa radiasi gelombang mikro pendek dan berenergi tinggi pada 26 GHz.
• Perambatan sinyal: Pulsa ini bergerak melalui antena dan diarahkan ke permukaan material yang sedang diukur.
• Pemantulan: Setelah mencapai permukaan material, pulsa gelombang mikro dipantulkan kembali ke pemancar.
• Pengukuran waktu: Perangkat mengukur secara tepat waktu yang dibutuhkan pulsa untuk bergerak ke permukaan dan kembali.
• Penghitungan level: Menggunakan kecepatan gelombang elektromagnetik yang diketahui dan waktu yang diukur, pemancar menghitung jarak ke permukaan material, sehingga menentukan level.

Fitur utama pemancar level radar pulsa 26 GHz meliputi:

• Kemampuan jarak jauh: Perangkat ini dapat mengukur level hingga 80 meter, sehingga cocok untuk tangki atau silo yang tinggi.
• Fleksibilitas: Dapat digunakan untuk material cair dan padat di berbagai industri.
• Pengukuran nonkontak: Teknologi radar memungkinkan pengukuran level yang akurat tanpa kontak langsung dengan media, menjaga integritas sensor dan material yang diukur.
• Ketahanan terhadap faktor lingkungan: Pemancar radar pulsa bekerja dengan baik dalam kondisi yang menantang seperti debu, uap, atau busa.

Frekuensi 26 GHz menawarkan keseimbangan antara kemampuan penetrasi dan akurasi pengukuran, sehingga menjadikannya pilihan populer untuk banyak aplikasi pengukuran level industri.

Desain antena yang dioptimalkan semakin meningkatkan kinerja pemancar ini, sehingga memungkinkan pengukuran yang andal dalam geometri tangki yang kompleks.

 

Pemancar level radar Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) 80 GHz beroperasi pada prinsip yang secara fundamental berbeda dibandingkan dengan sistem radar pulsa.

Teknologi canggih ini memanfaatkan sinyal yang dipancarkan secara terus-menerus dengan frekuensi yang bervariasi untuk mengukur level material dengan presisi tinggi. Prinsip pengoperasian dasar pemancar level radar FMCW 80 GHz meliputi:

• Emisi sinyal: Pemancar memancarkan sinyal gelombang mikro terus-menerus pada 80 GHz, biasanya dalam rentang 76-81 GHz.
• Modulasi frekuensi: Frekuensi sinyal yang dipancarkan dimodulasi secara terus-menerus, biasanya dalam pola sapuan linier.
• Perambatan sinyal: Sinyal termodulasi bergerak melalui antena menuju permukaan material.
• Refleksi: Setelah mencapai permukaan material, sinyal dipantulkan kembali ke pemancar.
• Analisis sinyal: Perangkat membandingkan frekuensi sinyal yang dikembalikan dengan frekuensi yang saat ini ditransmisikan.
• Perhitungan level: Perbedaan frekuensi antara sinyal yang ditransmisikan dan diterima digunakan untuk menghitung jarak ke permukaan material, untuk menentukan level.

Fitur utama pemancar level radar FMCW 80 GHz meliputi:

• Akurasi tinggi: Frekuensi yang lebih tinggi dan teknologi FMCW memungkinkan pengukuran yang sangat presisi, sering kali dengan akurasi hingga milimeter.
• Sudut pancaran yang sempit: Frekuensi 80 GHz menghasilkan pancaran yang sangat terfokus, memungkinkan pengukuran dalam tangki sempit atau melalui lubang kecil.
• Performa yang sangat baik dalam kondisi yang menantang: Pemancar ini dapat mengukur level secara efektif bahkan di hadapan debu, uap, atau turbulensi.
• Pita mati pendek: Frekuensi tinggi memungkinkan pengukuran yang sangat dekat dengan sensor, mengurangi area yang tidak dapat diukur di dekat pemancar.
• Kekebalan terhadap gangguan: Teknologi FMCW kurang rentan terhadap gangguan dari bagian dalam tangki atau perangkat radar lainnya.

Teknologi FMCW 80 GHz sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan presisi tinggi, seperti dalam industri kimia, farmasi, atau makanan dan minuman.

Sinar yang sempit dan kemampuan pemrosesan sinyal yang canggih menjadikan pemancar ini ideal untuk geometri tangki yang kompleks atau material dengan konstanta dielektrik yang rendah.

Lebar pancaran pemancar level radar memainkan peran penting dalam kinerja dan kesesuaiannya untuk berbagai aplikasi.

Saat membandingkan sistem radar 26 GHz dan 80 GHz, perbedaan signifikan dalam lebar pancaran menjadi jelas, yang memengaruhi efektivitasnya dalam berbagai skenario. Sistem radar 80 GHz menawarkan lebar pancaran yang jauh lebih sempit dibandingkan dengan sistem 26 GHz.

Panjang gelombang radar 80 GHz hanya 3,75 mm, sedangkan radar 26 GHz memiliki panjang gelombang 11,5 mm.

Panjang gelombang yang lebih pendek ini menghasilkan pancaran yang lebih terfokus dan sempit untuk sistem 80 GHz.

Sinar radar 80 GHz yang lebih sempit memberikan beberapa keuntungan:

• Akurasi pengukuran yang lebih baik dalam geometri tangki yang kompleks
• Pengurangan gangguan dari dinding tangki dan struktur internal
• Performa yang lebih baik dalam tangki sempit atau saat mengukur melalui lubang kecil
• Peningkatan kemampuan untuk menghindari rintangan dan mengukur level sebenarnya dari media

Misalnya, pada jarak 10 meter, lebar sinar radar 80 GHz dengan lebar pita 4 GHz hanya 30% lebih lebar dari radar 24 GHz dengan lebar pita 2 GHz.

Perbedaan lebar sinar yang signifikan ini menghasilkan area pengukuran sekitar 0,5 m untuk radar 80 GHz dibandingkan dengan 1,75 m untuk radar 24 GHz pada jarak yang sama.

Sebaliknya, sistem radar 26 GHz memiliki lebar pancaran yang lebih lebar, yang menawarkan serangkaian keunggulan tersendiri:

• Kemampuan untuk mengukur area yang lebih luas dengan satu kali pengukuran
• Performa yang lebih baik dalam aplikasi dengan permukaan yang tidak rata atau bergolak
• Kemungkinan yang lebih besar untuk mendeteksi level sebenarnya dalam tangki dengan agitator atau komponen bergerak lainnya

Sinar radar 26 GHz yang lebih lebar dapat bermanfaat dalam skenario tertentu, seperti mengukur padatan curah atau dalam aplikasi yang menginginkan area pengukuran yang lebih luas.

Namun, sinar yang lebih lebar ini juga dapat menyebabkan peningkatan interferensi dari dinding tangki atau struktur internal dalam beberapa kasus.

Perlu dicatat bahwa lebar pancaran dapat dipengaruhi oleh desain antena serta frekuensi.

Misalnya, Autrol ALT6210, pemancar level radar pulsa 26 GHz, memiliki sudut pancaran sempit dan lurus sebesar 10°, yang menunjukkan bahwa pengoptimalan antena dapat membantu mengurangi beberapa keterbatasan lebar pancaran yang terkait dengan frekuensi yang lebih rendah.

Saat memilih antara sistem radar 26 GHz dan 80 GHz, teknisi harus mempertimbangkan dengan cermat persyaratan khusus aplikasinya, dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti geometri tangki, karakteristik media, dan presisi pengukuran yang diinginkan untuk menentukan profil lebar sinar mana yang paling sesuai dengan kebutuhan mereka.

 

Frekuensi pemancar level radar memainkan peran penting dalam menentukan akurasi pengukurannya, dengan frekuensi yang lebih tinggi umumnya menawarkan presisi dan resolusi yang lebih baik.

Hubungan antara frekuensi dan akurasi ini berasal dari beberapa faktor utama: Panjang Gelombang dan Resolusi: Sistem radar frekuensi yang lebih tinggi beroperasi dengan panjang gelombang yang lebih pendek, yang memungkinkan deteksi perubahan kecil pada level yang lebih tepat.

Misalnya, sensor radar 80 GHz, dengan panjang gelombang yang lebih pendek yaitu 3,75 mm, dapat mendeteksi level resolusi yang lebih tinggi dibandingkan dengan sensor 26 GHz dengan panjang gelombang 11,5 mm.

Resolusi yang lebih tinggi ini menghasilkan pengukuran yang lebih akurat, terutama dalam aplikasi yang memerlukan deteksi level yang sangat teliti.

Bandwidth Sinyal: Sistem radar frekuensi yang lebih tinggi biasanya menggunakan bandwidth sinyal yang lebih lebar, yang berkontribusi pada peningkatan akurasi pengukuran. Misalnya, radar 24 GHz biasanya memodulasi antara 24 dan 26 GHz, menyediakan bandwidth 2 GHz, sedangkan radar 80 GHz memodulasi antara 78 dan 82 GHz, menawarkan bandwidth 4 GHz.

Lebar pita yang lebih lebar memungkinkan pengukuran waktu terbang yang lebih tepat, sehingga menghasilkan akurasi yang lebih baik. Sudut dan Fokus Sinar: Radar frekuensi yang lebih tinggi menghasilkan sinar yang lebih sempit dan lebih terfokus.

Karakteristik ini mengurangi gangguan dari dinding tangki dan struktur internal, sehingga menghasilkan pengukuran yang lebih akurat, khususnya pada geometri tangki yang kompleks.

Sinar yang lebih sempit dari radar 80 GHz, misalnya, memungkinkan penargetan permukaan material yang lebih tepat, sehingga meminimalkan pembacaan yang salah dari rintangan di sekitarnya.

Rasio Sinyal terhadap Derau: Pada frekuensi yang lebih tinggi, sistem radar dapat mengirim dan menerima lebih banyak sinyal dalam jangka waktu tertentu, mengaitkannya dengan target dengan lebih jelas karena puncak yang lebih sempit dan tepat.

Rasio sinyal terhadap derau yang lebih baik ini berkontribusi pada peningkatan akurasi pengukuran, khususnya di lingkungan yang menantang dengan potensi gangguan.

Penetrasi dan Kinerja: Meskipun frekuensi yang lebih tinggi umumnya menawarkan akurasi yang lebih baik, penting untuk dicatat bahwa frekuensi yang lebih rendah seperti 26 GHz dapat menembus material tertentu dengan lebih efektif, seperti debu, uap, atau busa.

Kemampuan penetrasi ini dapat menjadi penting untuk menjaga akurasi dalam aplikasi industri tertentu di mana faktor-faktor ini lazim.

Jangkauan Jarak: Hubungan antara frekuensi dan akurasi juga dipengaruhi oleh jarak pengukuran. Secara relatif, pita frekuensi yang lebih rendah dapat mengukur jarak yang lebih jauh, sedangkan pita frekuensi yang lebih tinggi lebih cocok untuk jarak yang lebih pendek dengan akurasi yang lebih tinggi.

Kompromi ini harus dipertimbangkan saat memilih frekuensi radar yang tepat untuk aplikasi tertentu. Perlu dicatat bahwa meskipun frekuensi merupakan faktor penting dalam menentukan akurasi radar, elemen lain seperti desain antena, algoritma pemrosesan sinyal, dan kondisi pemasangan juga memainkan peran penting dalam kinerja pengukuran secara keseluruhan.

Oleh karena itu, pemilihan frekuensi radar harus didasarkan pada evaluasi komprehensif terhadap persyaratan aplikasi tertentu, dengan menyeimbangkan kebutuhan akurasi dengan faktor kinerja lainnya.