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Referenz-
signal
Oberes
Füllstand-
signal
Trenn-
schicht
Füllstandsignal
Zeit
Trennschichtmessung
GE 57-606 ECLIPSE Modell 706 GWR-Füllstandmessumformer
Beim ECLIPSE-Messumformer wird dazu eine Sonde mit charakte-
ristischem Luftwiderstand eingesetzt. Wird ein Teil der Sonde in ein
anderes Medium als Luft eingetaucht, ist der Widerstand niedriger,
weil eine Flüssigkeit eine höhere Dielektrizitätskonstante aufweist
als Luft. Wird ein EM-Impuls durch die Sonde gesendet und trifft
dabei auf die Änderung des Epsilonwertes zwischen Luft und Flüs-
sigkeit, wird er reflektiert.
3.2.3 Equivalent Time Sampling (ETS)
ETS (Equivalent Time Sampling) wird zur Messung von niedriger
elektromagnetischer Hochgeschwindigkeitsenergie eingesetzt. ETS
ist für die Anwendung der TDR-Technologie in der Füllstandmes-
sung für Behälter von wesentlicher Bedeutung. Elektromagnetische
Hochgeschwindigkeitsenergie (305 m/s) lässt sich über kurze
Distanzen und mit der in der Verfahrensindustrie erforderlichen
Auflösung nur schwer messen. ETS erfasst die EM-Signale in
Echtzeit (Nanosekunden) und wandelt sie in Äquivalentzeit
(Millisekunden) um, die sich mit der heutigen Technologie wesent-
lich leichter messen lässt.
ETS erfolgt durch Scannen der Sonde, um so Tausende von
Abtastungen durchzuführen. Pro Sekunde werden ca. 5 Scans
durchgeführt, bei denen jeweils über 50.000 Abtastungen erfolgen.
3.2.4 Trennschichtmessung
Der ECLIPSE Modell 706 in Kombination mit den geeigneten
Sonden ist ein Messumformer zur Messung von sowohl oberem
Füllstand als auch Trennschichtfüllstand. Dazu müssen die obere
Flüssigkeit einen Epsilonwert zwischen 1,4 und 10 und die beiden
unteren Flüssigkeiten eine Differenz des Epsilonwerts von über 10
aufweisen. Eine typische Anwendung wäre Öl auf Wasser, wobei die
Luft
obere Schicht (Öl) nicht-leitend mit einem Epsilonwert von etwa 2
ε
(
r = 1)
und die untere Schicht (Wasser) stark leitend mit einem Epsilonwert
von etwa 80 ist. Diese Trennschicht messung kann nur durchgeführt
werden, wenn der Epsilonwert des oberen Mediums niedriger ist als
Medium mit
niedrigem
der des unteren Mediums.
Epsilonwert
ε
z.B. Öl,
= 2
Wie oben erläutert beruht der ECLIPSE Guided Wave Radar auf
Emulsionsschicht
der TDR-Technologie, die mit Impulsen elektromagnetischer
Energie arbeitet, welche entlang einer Messsonde geführt werden.
Medium mit hohem
Epsilonwert
Wenn der übertragene Impuls die Oberfläche einer Flüssigkeit
ε
z.B. Wasser,
= 80
erreicht, deren Epsilonwert höher ist als der der Luft (Epsilonwert
von 1), die er durchquert, kommt es dort zu einer Reflexion des
Impulses, und ein ultraschneller Zeitmesskreis ermittelt eine präzise
Messung des Flüssigkeitsfüllstands. Auch wenn der Impuls teilweise
von der oberen Fläche reflektiert wurde, läuft ein gewisses Maß an
Energie entlang der Sonde durch die obere Flüssigkeit. Erreicht der
Impuls die untere Flüssigkeit mit dem höheren Epsilonwert, wird er
erneut reflektiert (siehe Abbildung links). Die Ausbreitungsge-
schwindigkeit des Signals durch die obere Flüssigkeit hängt vom
Epsilonwert des Mediums ab, das es durchquert.
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