Ce que la constante diélectrique révèle sur la mesurabilité des produits
La constante diélectrique (valeur DK, εr) est une propriété essentielle des matériaux dans la mesure de niveau. Elle décrit la capacité d’un produit à influencer un champ électrique et joue un rôle déterminant dans les principes de mesure capacitifs ainsi que dans la réflexion des signaux des technologies radar (FMCW ou TDR).
Qu’il s’agisse de poudres, de granulés ou de liquides, la valeur DK détermine la clarté et la stabilité du signal de mesure et, par conséquent, la fiabilité de la mesure du niveau.
Qu’entend-on par constante diélectrique ?
La constante diélectrique décrit la capacité d’un produit à stocker un champ électrique ou à être polarisé. Elle est sans dimension et est exprimée par rapport au vide.
Formule de calcul de la constante diélectrique relative (permittivité relative)
- ε = permittivité du matériau
- ε₀ = permittivité du vide (8,854 × 10⁻¹² F/m)
Plus la valeur εr est élevée, plus le matériau influence fortement les champs électriques – un effet qui joue un rôle déterminant dans la mesure de niveau.
Comment la valeur DK influence la qualité du signal dans la mesure de niveau
Plus la valeur DK est élevée, plus le champ électrique ou électromagnétique utilisé pour la mesure de niveau est influencé de manière significative.
Cela a un effet positif sur :
- intensité du signal
- stabilité de la mesure
- Détection fiable en présence de poussière, de vapeur, d’éléments internes, de conduites ou sur de grandes distances de mesure
Qualité du signal en fonction de la valeur DK
Lorsque la valeur DK augmente, l’intensité du signal augmente nettement, passant d’un écho faible à des amplitudes clairement détectables.
Exemples :
DK 1,1 → faible influence sur le signal ; la mesure est possible, mais peut être exigeante selon les conditions de process
DK 3 → modification du signal ou réflexion nettement plus stable
DK 10+ → signaux très clairs et grande fiabilité de mesure, même dans des conditions difficiles
Capteurs capacitifs : signal de mesure généré par une variation de capacité dépendante de la valeur DK
Les détecteurs de niveau capacitifs, tels que nos séries - et -fonctionnent selon le principe du condensateur :
À mesure que le niveau augmente, le produit remplace l’air autour du capteur. La constante diélectrique (DK) augmente, ce qui entraîne une modification de la capacité. Cette variation est détectée par le capteur pour déterminer le niveau ou le niveau limite.
Radar : signal de mesure généré par une réflexion dépendante de la valeur DK
L’intensité de l’écho radar est également influencée par la valeur DK :
• Valeurs DK faibles → échos plus faibles
• Valeurs DK élevées → réflexions nettes
Les capteurs radar TDR modernes, tels que la fonctionnent de manière fiable dès des valeurs DK ≥ 1,1.
Le radar guidé (TDR), comme celui de la série est moins sensible à la poussière ou aux surfaces agitées. Néanmoins, le même principe s’applique également ici : Une valeur DK plus élevée permet d’obtenir des signaux plus clairs et plus stables.
Radar à émission libre – comparaison de produits réels
Radar guidé (TDR) – pour la mesure d’interface
À plage de mesure identique, l’eau génère un écho radar nettement plus puissant que le PSE (polystyrène expansé) en raison de sa valeur DK élevée.
Le profil du signal montre deux échos clairement distincts – le niveau et l’interface – grâce à la différence de valeur DK entre, par exemple, l’huile et l’eau.
Résultat : des points de mesure clairement définis, des processus stables et une détection fiable, indépendamment du principe de mesure utilisé.
Valeurs DK de matériaux typiques issus de l’expérience pratique d’UWT
De nombreux produits industriels présentent des différences significatives de permittivité, ce qui influence directement le comportement de mesure.
| Produit | Valeur DK (env.) |
| Air | 1,0 |
| PSE / PPE | 1,1 – 1,3 |
| Granulés plastiques | 1,5 – 3 |
| Granulés de bois | ~ 2 |
| Céréales, maïs, soja | 2 – 5 |
| Ciment, chaux, gypse | 3 – 6 |
| Café / cacao en poudre | 2 – 4 |
| Huiles | 2 – 4 |
| Alcool (éthanol) | ~ 25 |
| Lait | 50 – 70 |
| Eau | ~ 80 |
Les valeurs DK varient en fonction de l’humidité, de la température et de la densité du produit. Nos capteurs sont conçus précisément pour fonctionner de manière fiable dans ces conditions réelles.
La valeur DK détermine le comportement de mesure : selon leur permittivité, les différents matériaux génèrent des signaux de mesure d’intensité variable.
Une technologie de mesure parfaitement adaptée à chaque produit
Détecteurs de niveau capacitifs (Capanivo® et RFnivo®)
• Mesure basée sur la variation de la répartition du champ électrique dans le produit.
• Fiable même avec des valeurs DK faibles à moyennes (≥ 1,5).
• Différentes versions pour poudres, granulés, produits pâteux et liquides – du réservoir compact à l’installation industrielle.
Capteurs radar (séries NivoRadar® et NivoGuide®)
• Fonctionnent de manière fiable dès des valeurs DK très faibles (≥ 1,1) et bénéficient également de valeurs DK plus élevées grâce à des réflexions plus fortes et à des signaux de mesure plus clairs.
•Avec les capteurs FMCW à émission libre, la qualité de l’écho s’améliore nettement à mesure que la valeur DK augmente – un avantage idéal pour les grandes portées de mesure, les environnements poussiéreux ou les surfaces agitées.
• Les technologies radar guidées (TDR) sont moins sensibles aux turbulences de surface ; ici aussi, une valeur DK plus élevée améliore la stabilité de la réflexion du signal.
• Ces deux technologies conviennent ainsi, selon le modèle choisi, aux applications exigeantes dans les solides en vrac comme dans les liquides.
Courbe d’écho et diagnostic avec l’UWT LevelApp
L’UWT LevelApp permet la configuration sans fil de capteurs de niveau tels que les séries NivoRadar® et NivoGuide®. Tous les paramètres du capteur sont accessibles via un appareil mobile, garantissant une mise en service simple et intuitive.
Dans le cadre du diagnostic du capteur, la courbe d’écho est affichée de manière claire et structurée. Elle représente l’intensité du signal en fonction de la distance de mesure et permet d’identifier immédiatement les pics d’écho ainsi que d’éventuelles influences perturbatrices.
Les données de niveau et de diagnostic peuvent ainsi être évaluées en toute transparence. Toutes les informations pertinentes sont disponibles à tout moment sur smartphone ou tablette, offrant une aide précieuse pour la mise en service, la maintenance et l’exploitation des installations.
Exemple d’une courbe d’écho du NivoRadar® NR 7 :
Le pic d’écho clairement visible (en vert) indique le niveau actuel et met en évidence la qualité du signal sur toute la distance de mesure.
Les données de niveau et de diagnostic sont présentées de manière transparente et peuvent être consultées à tout moment sur smartphone. Une assistance précieuse pour la mise en service, le service et l’exploitation quotidienne des installations.
Notre engagement : Technology. Performance. Partnership.
Nos capteurs ont été développés pour contribuer à la sécurité, à la stabilité et à l’efficacité économique des processus industriels, dans tous les secteurs et domaines d’application.
