Co mówi wartość DK o mierzalności mediów
Stała dielektryczna (wartość DK, εᵣ) jest podstawowym parametrem podczas pomiaru poziomu. Wskazuje ona, jak silnie medium wpływa na pole elektryczne i ma kluczowe znaczenie w metodach pomiaru pojemnościowego, a także w odbiciu sygnału w technologiach radarowych (FMCW lub TDR).
Niezależnie od tego, czy chodzi o proszki, granulaty czy ciecze: wartość DK określa, jak wyraźnie i spójnie generowany jest sygnał pomiarowy — a tym samym, jak niezawodnie można określać warunki poziomu.
Co oznacza stała dielektryczna?
Stała dielektryczna wskazuje, jak dobrze medium może magazynować energię elektryczną lub ulegać polaryzacji w polu elektrycznym. Jest bezwymiarowa i zawsze określana w odniesieniu do próżni.
Wzór na obliczenie względnej stałej dielektrycznej
(względnej przenikalności elektrycznej):
- ε = przenikalność elektryczna materiału
- ε₀ = stała pola elektrycznego (8,854 × 10⁻¹² F/m)
Im wyższa wartość εᵣ, tym silniejszy wpływ materiału na pola elektryczne — efekt ten odgrywa decydującą rolę w pomiarze poziomu.
Wpływ wartości DK na jakość sygnału w pomiarze poziomu
Im wyższa wartość DK, tym większy wpływ ma to na pole elektryczne lub elektromagnetyczne wykorzystywane do pomiaru poziomu.
Ma to pozytywny wpływ na:
• Siłę sygnału
• Stabilność pomiaru
• Niezawodne wykrywanie pomimo obecności pyłu, oparów, struktur wewnętrznych, rur lub dużych odległości pomiarowych.
Jakość sygnału jako funkcja wartości DK
Wraz ze wzrostem wartości DK znacznie wzrasta siła sygnału — od słabych ech do wyraźnie zdefiniowanych amplitud
Przykłady
DK 1,1 → niska czułość sygnału; pomiar możliwy, ale wymagający pod względem technicznym w zależności od warunków procesu
DK 3 → zauważalnie bardziej stabilna zmienność sygnału lub odbicie
DK 10+ → bardzo wyraźne sygnały i wysoka niezawodność pomiaru, nawet w trudnych warunkach
Technologia pojemnościowa:
Sygnał pomiarowy poprzez zmianę pojemności zależną od DK
Pojemnościowe sygnalizatory poziomu, takie jak i działają w oparciu o zasadę działania kondensatora.
Wraz ze wzrostem poziomu medium wypiera powietrze z czujnika.
Wartość DK wzrasta, pojemność ulega zmianie — a sygnalizator wykrywa poziom lub punkt poziomu.
Radar: Sygnał pomiarowy poprzez odbicie zależne od DK
Na intensywność echa radarowego ma również wpływ wartość DK:
• Niskie wartości DK → słabsze echa
• Wysokie wartości DK → silne odbicia
Nowoczesne przetworniki radarowe FMCW, takie jak seria działają niezawodnie przy wartościach DK ≥ 1,1.
Radar przewodowy (TDR), stosowany w serii jest mniej podatny na wpływ pyłu lub burzliwych powierzchni. Jednak nadal obowiązuje ta sama zasada: Wyższa wartość DK zapewnia wyraźniejsze i bardziej stabilne sygnały.
Radar bezkontaktowy – porównanie rzeczywistych mediów
Radar przewodowy (TDR) – pomiar interfejsu
Przy identycznym zakresie pomiarowym woda generuje znacznie silniejsze echo radarowe niż EPS ze względu na wysoką wartość DK
Krzywa sygnału pokazuje dwa wyraźne echa – poziom i rozdział faz – wynikające z różnych wartości DK, na przykładzie oleju i wody
Wynik: wyraźne punkty pomiarowe, stabilne procesy i niezawodne wykrywanie — niezależnie od zastosowanej metody pomiaru.
Wartości DK typowych materiałów z zastosowań UWT
Wiele mediów przemysłowych różni się znacznie pod względem przenikalności elektrycznej, co ma bezpośredni wpływ na zachowanie pomiarowe.
| Ośrodek | Wartość DK (w przybliżeniu) |
| Powietrze | 1,0 |
| EPS / EPP | 1,1 – 1,3 |
| Granulat z tworzywa sztucznego | 1,5 – 3 |
| Pellet drzewny | ~ 2 |
| Ziarno, kukurydza, soja | 2 – 5 |
| Cement, wapno, gips | 3 – 6 |
| Kawa / kakao w proszku | 2 – 4 |
| Oleje | 2 – 4 |
| Alkohol (etanol) | ~ 25 |
| Woda | 50 – 70 |
| Mleko | ~ 80 |
Wartości DK różnią się w zależności od wilgotności, temperatury i gęstości — nasze czujniki zostały specjalnie zaprojektowane, aby działać niezawodnie w warunkach rzeczywistych.
Dodatkowe wartości DK w skrócie
Aby uzyskać bardziej kompleksowy przegląd, dostępny jest nasz kompaktowy plik PDF:
Wartość DK determinuje zachowanie pomiarowe: w zależności od przenikalności elektrycznej, różne materiały generują sygnały pomiarowe o różnej sile
Idealnie dopasowana technologia czujników — dla każdego medium
Pojemnościowe sygnalizatory poziomu
(Capanivo® i RFnivo®)
• Pomiar oparty na zmianach rozkładu pola elektrycznego w medium.
• Niezawodne nawet przy niskich i średnich wartościach DK (≥ 1,5).
• Elastyczne rozwiązania do proszków, granulatów, produktów past i cieczy – od kompaktowych zbiorników po duże instalacje przemysłowe.
Czujniki radarowe (seria NivoRadar® i NivoGuide®)
• Działają niezawodnie nawet przy bardzo niskich wartościach DK (≥ 1,1) i korzystają z wyższych wartości DK dzięki silniejszym odbiciom i wyraźniejszym sygnałom pomiarowym..
• W czujnikach FMCW w wolnej przestrzeni jakość echa znacznie wzrasta wraz ze wzrostem wartości DK — dobre rozwiązanie w przypadku dużych odległości pomiarowych, pyłu lub burzliwych powierzchni.
• Radar przewodowy (TDR) jest mniej wrażliwy na turbulencje powierzchniowe, jednak również w tym przypadku wyższe wartości DK poprawiają stabilność sygnału i jakość odbicia.
• W zależności od modelu obie technologie nadają się do wymagających zastosowań przy pomiarze materiałów sypkich i cieczy.
Krzywa echa i diagnostyka za pomocą aplikacji UWT LevelApp
Aplikacja UWT LevelApp umożliwia bezprzewodowe sterowanie czujnikami poziomu, takimi jak NivoRadar® i NivoGuide®. Za pomocą urządzenia mobilnego można uzyskać dostęp do wszystkich ustawień czujnika, co pozwala na łatwą i intuicyjną konfigurację.
W ramach diagnostyki czujnika krzywa echa jest wyświetlana w sposób przejrzysty i kompleksowy. Pokazuje ona siłę sygnału w odległości pomiarowej i bezpośrednio wskazuje wyraźne piki echa, a także potencjalne zakłócenia.
Dane dotyczące poziomu i diagnostyki można oceniać w sposób przejrzysty, a wszystkie istotne informacje są łatwo dostępne w dowolnym momencie za pośrednictwem smartfonu lub tabletu, co stanowi cenne wsparcie podczas uruchamiania, serwisowania i eksploatacji.
Przykład krzywej echa z NivoRadar® NR 7:
Wyraźne odbicie echa (zielony) oznacza aktualny poziom
i wskazuje jakość sygnału na odległości pomiarowej.
Dane dotyczące poziomu i diagnostyki można oceniać, a wszystkie istotne informacje są wygodnie dostępne w każdej chwili za pośrednictwem smartfonu — zapewniając cenne wsparcie podczas uruchamiania, serwisowania i eksploatacji.
Nasze zobowiązanie: Technology. Performance. Partnership.
Nasze czujniki zostały zaprojektowane tak, aby bezpiecznie, niezawodnie i wydajnie wspierać procesy przemysłowe — we wszystkich branżach i aplikacjach.
