Ein kleiner Kunststoffbehälter in einer industriellen Dosieranlage soll kontinuierlich überwacht werden. Der Behälter besitzt nur 300 mm Innendurchmesser und ist weniger als einen Meter hoch. Ein kompakter Radar-Füllstandsensor wird auf dem Behälterdeckel montiert.
Bei niedrigem Füllstand funktioniert die Messung zuverlässig. Sobald der Behälter fast vollständig gefüllt ist, wird die Anzeige jedoch instabil. Zeitweise zeigt der Sensor einen falschen Füllstand oder hält den letzten Messwert fest.
Die Ursache kann in der Behältergeometrie liegen: Bei kleinen Kunststoffbehältern befinden sich die Flüssigkeitsoberfläche, Behälterwand und Montageöffnung häufig sehr nahe an der Radarantenne.
Für eine zuverlässige Radar-Füllstandmessung sind deshalb Antennenabstrahlung, Nahbereich, Montageposition und Behältermaterial mindestens ebenso wichtig wie der maximale Messbereich.
Moderne kompakte Radar-Füllstandsensoren ermöglichen häufig eine Messung mit sehr schmalem Radarstrahl. Geeignete Geräte können sogar von außen durch eine nichtmetallische Kunststoffbehälterwand beziehungsweise einen entsprechenden Deckel messen.
Dieser Beitrag zeigt, worauf bei der Planung kleiner Kunststoffbehälter zu achten ist und wie Messabstand, Antennenwinkel und Störreflexionen richtig bewertet werden.
Inhaltsverzeichnis
- Messaufgabe und typische Probleme
- Funktionsweise der Radar-Füllstandmessung
- Antennengröße und Abstrahlwinkel
- Kleine Behältergeometrien berücksichtigen
- Totzone und Mindestmessabstand
- Radar durch Kunststoffbehälterwände
- Geeignete Montageposition auswählen
- Praxisbeispiel: Radarstrahl und Messabstand berechnen
- Einfluss der Messstoff-Eigenschaften
- Wandreflexionen und Mehrfachechos
- Montagestutzen und Deckelöffnungen
- Füllhöhe und Messdistanz richtig zuordnen
- Störechoausblendung richtig einsetzen
- Kondensation und Ablagerungen
- Einlaufleitungen und Behältereinbauten
- Temperatur und Druck berücksichtigen
- Messsignale und SPS-Integration
- Grenzwerte und Überfüllschutz
- Alternative Füllstandmessverfahren
- Prüf- und Inbetriebnahmeablauf
- Typische Fehler und Diagnose
- Passende ICS-Produkte
- Fazit
- Häufig gestellte Fragen
1. Messaufgabe und typische Probleme
In kleinen Kunststoffbehältern werden beispielsweise Wasser, Reinigungsmittel, Prozesschemikalien oder technische Flüssigkeiten gelagert.
Die Füllstandmessung soll häufig ohne direkten Kontakt zum Medium erfolgen und gleichzeitig wenig Einbauraum benötigen.
Typische Schwierigkeiten entstehen durch kleine Messabstände, ungünstige Montageöffnungen, Wandreflexionen und schwache Produktechos.
Besonders bei hohen Füllständen muss geprüft werden, ob die Oberfläche noch innerhalb des zulässigen Messbereichs liegt.
2. Funktionsweise der Radar-Füllstandmessung
Ein freistrahlender Radar-Füllstandsensor sendet elektromagnetische Wellen in Richtung der Messstoffoberfläche.
Ein Teil dieser Wellen wird reflektiert und vom Sensor empfangen.
Bei FMCW-Radar wird die Entfernung zur Oberfläche aus den Eigenschaften des ausgesendeten und empfangenen frequenzmodulierten Signals bestimmt.
Bei einer Messung von oben nimmt die gemessene Entfernung normalerweise mit steigendem Füllstand ab.
Für die Umrechnung in eine Füllhöhe benötigt das Gerät einen korrekt festgelegten Referenzpunkt und die Behältergeometrie.
3. Antennengröße und Abstrahlwinkel
Die Antenne beeinflusst, wie stark der Radarstrahl gebündelt wird. Für kleine Behälter kann ein kompakter Sensor mit schmalem Abstrahlwinkel vorteilhaft sein.
Bei einem engen Messstrahl wird ein kleinerer Bereich des Behälters direkt bestrahlt. Dadurch lassen sich bestimmte Einbauten und Wandbereiche besser vermeiden.
Die Antennengröße allein beschreibt jedoch nicht die gesamte Messleistung. Entscheidend sind Antennenkonstruktion, Arbeitsfrequenz, Signalverarbeitung und die tatsächliche Einbausituation.
Bei der Siemens SITRANS LR100 Baureihe kommen kompakte 80-GHz-Radarsensoren zum Einsatz. Der Öffnungswinkel unterscheidet sich zwischen einzelnen Varianten.
4. Kleine Behältergeometrien berücksichtigen
Bei einem großen Lagertank kann der Radarstrahl oft über mehrere Meter nahezu ungehindert auf die Oberfläche treffen.
In einem kleinen Behälter liegen dagegen Seitenwände, Einlaufanschlüsse und Flüssigkeitsoberfläche eng beieinander.
Zusätzlich können gewölbte Deckel, schräge Wände oder konische Behälterböden Mehrfachreflexionen erzeugen.
Vor der Geräteauswahl sollten deshalb mindestens Behälterhöhe, Innendurchmesser, Deckelform, maximaler Füllstand und vorhandene Einbauten bekannt sein.
5. Totzone und Mindestmessabstand
Die Totzone beziehungsweise Blockdistanz beschreibt einen Bereich, in dem ein Gerät unter den spezifizierten Bedingungen keine zuverlässige Füllstandmessung gewährleistet.
Bei kompakten Radarsensoren können diese Bereiche sehr klein sein. Die tatsächlichen Mindestabstände unterscheiden sich jedoch je nach Gerät.
Für den WIKA ILT-C01 und ILT-C05 nennt die Herstelleranleitung beispielsweise einen Mindestmessabstand von 100 mm ab Sensorspitze.
Die Siemens SITRANS LR100 Baureihe ist ebenfalls für kleine Messdistanzen ausgelegt. Die konkrete Nahbereichsleistung muss dennoch anhand der jeweiligen Geräteausführung und Montagebedingungen geprüft werden.
Ein maximaler Messbereich von mehreren Metern sagt nichts darüber aus, ob ein Sensor die letzten Zentimeter vor der Behälterdecke zuverlässig erfassen kann.
6. Radar durch Kunststoffbehälterwände
Elektromagnetische Radarwellen können geeignete nichtmetallische Kunststoffe durchdringen.
Dadurch kann ein dafür vorgesehener Sensor unter geeigneten Bedingungen außerhalb eines geschlossenen Kunststoffbehälters montiert werden.
Besonders interessant ist die Messung von oben durch einen geeigneten Kunststoffdeckel. Eine zusätzliche Prozessöffnung kann damit entfallen.
Allerdings sind Kunststoffbehälter nicht grundsätzlich radardurchlässig. Wanddicke, Füllstoffe, metallische Beschichtungen und Verstärkungen können das Signal beeinflussen.
Auch Feuchtigkeit oder Flüssigkeitsfilme auf dem Deckel können Störreflexionen verursachen.
Die Eignung einer Messung durch die Behälterwand muss deshalb für das konkrete Material und die tatsächliche Montage geprüft werden.
7. Geeignete Montageposition auswählen
Der Sensor sollte möglichst ungehindert auf eine repräsentative Messstoffoberfläche ausgerichtet werden.
Bei kleinen Behältern ist ein möglichst großer Abstand zu störenden Einbauten und Wandbereichen vorteilhaft.
Siemens empfiehlt für bestimmte SITRANS-LR100-Ausführungen einen Abstand von mindestens 200 mm zur Behälterwand. Kann dieser geometrisch nicht eingehalten werden, ist eine geeignete Störechoausblendung besonders wichtig.
| Kriterium | Möglicher Einfluss | Planungshinweis |
|---|---|---|
| Behälterdurchmesser | Geringer Abstand zur Seitenwand | Antennenwinkel und Störechos prüfen |
| Maximaler Füllstand | Zu geringer Abstand zur Antenne | Gerätespezifische Blockdistanz berücksichtigen |
| Kunststoffdeckel | Reflexion oder Dämpfung des Radarsignals | Material und Wanddicke überprüfen |
| Metallische Verstärkungen | Starke zusätzliche Reflexionen | Radarstrahl freihalten |
| Einlaufleitung | Störechos und bewegte Oberfläche | Nicht direkt in den Befüllstrom messen |
| Montagestutzen | Reflexionen im Nahbereich | Stutzengeometrie nach Herstellerangaben wählen |
8. Praxisbeispiel: Radarstrahl und Messabstand berechnen
Ein hypothetischer zylindrischer Kunststoffbehälter besitzt 300 mm Innendurchmesser und eine nutzbare Höhe von 800 mm.
Ein Radar-Füllstandsensor wird senkrecht über dem Behälter montiert. Die Entfernung zwischen dem angenommenen Sensorreferenzpunkt und dem Behälterboden beträgt 850 mm.
Der maximale betriebliche Füllstand liegt bei 700 mm.
8.1 Ausgangsdaten
- Behälterinnendurchmesser: 300 mm.
- Behälterhöhe: 800 mm.
- Abstand Sensorreferenzpunkt bis Behälterboden: 850 mm.
- Maximaler betrieblicher Füllstand: 700 mm.
- Beispielhafte Radar-Öffnungswinkel: 4°, 8° und 12°.
- Betrachtete Entfernung für den Strahldurchmesser: 600 mm.
Alle geometrischen Werte sind hypothetische Rechenannahmen. Die Berechnung beschreibt einen idealisierten Radarstrahl und keine vollständige messtechnische Eignungsprüfung.
8.2 Abstand bei maximalem Füllstand
Für die Entfernung zwischen Sensorreferenzpunkt und Flüssigkeitsoberfläche gilt:
d = H – h
d = 850 mm – 700 mm
d = 150 mm
Bei maximalem betrieblichem Füllstand verbleiben somit 150 mm Messabstand.
Dieser Abstand liegt über dem angegebenen Mindestmessabstand von 100 mm des WIKA ILT-C01. Die vollständige Geräteeignung ist damit jedoch noch nicht nachgewiesen.
8.3 Abstrahldurchmesser berechnen
Für eine idealisierte kegelförmige Radarstrahlgeometrie gilt:
DStrahl = 2 · d · tan(α/2)
Dabei ist α der gesamte Öffnungswinkel.
Bei einem Öffnungswinkel von 8° und einer Entfernung von 600 mm ergibt sich:
DStrahl = 2 · 600 mm · tan(4°)
DStrahl ≈ 84 mm
8.4 Vergleich mit 4° und 12°
Für 4°:
DStrahl = 2 · 600 mm · tan(2°)
DStrahl ≈ 42 mm
Für 12°:
DStrahl = 2 · 600 mm · tan(6°)
DStrahl ≈ 126 mm
8.5 Abstand zur Behälterwand
Bei mittiger Montage beträgt der Abstand zwischen Radarachse und Behälterinnenwand:
300 mm / 2 = 150 mm
Der Behälter ist damit zu klein, um den von Siemens für bestimmte LR100-Ausführungen empfohlenen Wandabstand von 200 mm einzuhalten.
Das bedeutet nicht automatisch, dass eine Radarmessung unmöglich ist. Die Montage muss jedoch besonders sorgfältig geprüft und eine geeignete Störechoausblendung durchgeführt werden.
8.6 Ergebnisübersicht
| Parameter | Berechnung | Ergebnis |
|---|---|---|
| Behälterinnendurchmesser | Angenommen | 300 mm |
| Behälterhöhe | Angenommen | 800 mm |
| Sensorabstand zum Boden | Angenommen | 850 mm |
| Maximaler Füllstand | Angenommen | 700 mm |
| Abstand bei maximalem Füllstand | 850 – 700 | 150 mm |
| Abstand zur Wand bei mittiger Montage | 300 / 2 | 150 mm |
| Strahldurchmesser bei 4° und 600 mm | 2 · 600 · tan(2°) | ca. 42 mm |
| Strahldurchmesser bei 8° und 600 mm | 2 · 600 · tan(4°) | ca. 84 mm |
| Strahldurchmesser bei 12° und 600 mm | 2 · 600 · tan(6°) | ca. 126 mm |
| WIKA ILT-C01 Mindestmessabstand | Herstellerangabe | 100 mm |
8.7 Ergebnis interpretieren
Ein schmaler Radarstrahl kann in einem kleinen Behälter Vorteile bieten. Die geometrische Berechnung zeigt jedoch nur die angenäherte Abstrahlung.
Das tatsächliche Echoverhalten wird zusätzlich durch Nahfeldeffekte, Behälterdeckel, Messstoff, Einbauten und Mehrfachreflexionen beeinflusst.
Ein rechnerisch ausreichend schmaler Radarstrahl ist daher noch kein Nachweis einer störungsfreien Füllstandmessung.
9. Einfluss der Messstoff-Eigenschaften
Die Stärke des Produktechos hängt unter anderem von der Dielektrizitätszahl des Messstoffs ab.
Flüssigkeiten mit sehr geringer Dielektrizitätszahl können schwächere Reflexionen erzeugen als beispielsweise Wasser.
Für den WIKA ILT-C01 und ILT-C05 nennt die Herstelleranleitung eine Dielektrizitätszahl des Messstoffs von mindestens 2.
Zusätzlich können Schaum, starke Oberflächenbewegungen und Ablagerungen die Messung beeinflussen.
Die Eignung muss deshalb sowohl anhand der Behältergeometrie als auch anhand der konkreten Flüssigkeit bewertet werden.
10. Wandreflexionen und Mehrfachechos
Ein Radarsensor empfängt nicht ausschließlich das Echo der Flüssigkeitsoberfläche.
Auch Behälterwände, Deckel, Einbauten und andere feste Strukturen können Radarwellen reflektieren.
Bei kleinen Behältern liegen diese Reflexionsstellen häufig nahe am gewünschten Messbereich.
Besonders bei gewölbten Deckeln können Mehrfachreflexionen entstehen. Der Sensor kann dann zeitweise ein Störecho anstelle des tatsächlichen Produktechos auswerten.
11. Montagestutzen und Deckelöffnungen
Ein ungünstiger Montagestutzen kann zusätzliche Reflexionen verursachen.
Besonders lange und enge metallische Stutzen können den Radarstrahl beeinflussen.
Für kleine Kunststoffbehälter kann eine dafür freigegebene Montage von außen auf dem Deckel sinnvoll sein.
Ob ein direkter Einschraubeinbau oder eine berührungslose Außenmontage besser geeignet ist, hängt vom Behälter und der konkreten Geräteausführung ab.
12. Füllhöhe und Messdistanz richtig zuordnen
Radarsensoren erfassen zunächst die Entfernung zur Messstoffoberfläche.
Die Füllhöhe ergibt sich aus der eingestellten Referenzdistanz und dem gemessenen Abstand.
Wird der Nullpunkt falsch festgelegt, kann die Füllstandanzeige über den gesamten Messbereich verschoben sein.
Bei kleinen Behältern können bereits wenige Zentimeter fehlerhafte Referenzhöhe einen erheblichen relativen Füllstandsfehler verursachen.
13. Störechoausblendung richtig einsetzen
Moderne Radarsensoren können feste Reflexionen erkennen und bei der Auswertung entsprechend berücksichtigen.
Bei geeigneten Siemens-SITRANS-LR100-Ausführungen steht eine automatische Störechoausblendung zur Verfügung.
Besonders bei geringem Abstand zur Behälterwand kann diese Funktion wichtig sein.
Die Störechoausblendung sollte unter geeigneten, dokumentierten Füllstandsbedingungen durchgeführt werden.
Das tatsächliche Produktecho darf dabei nicht irrtümlich als dauerhaftes Störecho unterdrückt werden.
14. Kondensation und Ablagerungen
Kondensat kann sich an der Sensorantenne oder an der Innenseite eines Kunststoffdeckels bilden.
Auch bei einer Messung von außen kann Feuchtigkeit auf dem Behälterdeckel zusätzliche Reflexionen erzeugen.
Besonders kritisch sind Tropfen, Flüssigkeitsfilme und wechselnde Benetzungszustände.
Bei entsprechender Anwendung müssen die Signalreserve und das Messverhalten auch unter den zu erwartenden Feuchtebedingungen geprüft werden.
15. Einlaufleitungen und Behältereinbauten
Der Sensor sollte nicht direkt über einem Befüllstrom montiert werden.
Einströmende Flüssigkeit kann die Oberfläche stark bewegen und zusätzliche Reflexionen erzeugen.
Auch Rührwerke, Ansaugrohre, Verstrebungen und andere Einbauten müssen berücksichtigt werden.
Eine geeignete Montageposition sollte möglichst auf eine repräsentative und für den Radarstrahl frei zugängliche Flüssigkeitsoberfläche gerichtet sein.
16. Temperatur und Druck berücksichtigen
Bei der Sensorauswahl müssen zulässige Prozess- und Umgebungstemperaturen beachtet werden.
Der WIKA ILT-C01 ist in seiner Standardausführung für entsprechende Anwendungen bis 100 °C vorgesehen. Der ILT-C05 ist als Hochtemperaturausführung bis 150 °C verfügbar.
Bei Siemens unterscheiden sich die zulässigen Temperaturen und Drücke je nach SITRANS-LR100-Ausführung.
Auch die chemische Beständigkeit des Prozessanschlusses ist bei einem medienberührten Einbau zu berücksichtigen.
17. Messsignale und SPS-Integration
Radar-Füllstandsensoren können je nach Ausführung analoge oder digitale Signale bereitstellen.
Bei der Siemens SITRANS LR100 Baureihe stehen unterschiedliche Kommunikationsvarianten zur Verfügung, beispielsweise 4–20 mA, HART oder bei geeigneten Ausführungen Modbus RTU.
Der WIKA ILT-C01 besitzt je nach Ausführung entsprechende analoge Ausgänge und optionale Schaltausgänge.
Für die SPS müssen Messspanne, Füllstandreferenz, Einheit und Fehlerzustände eindeutig definiert werden.
18. Grenzwerte und Überfüllschutz
Bei kleinen Behältern ist häufig eine Grenzwertmeldung für maximalen oder minimalen Füllstand erforderlich.
Solche Meldungen können bei geeigneten Geräteausführungen über Schaltausgänge oder die übergeordnete Steuerung realisiert werden.
Wichtig ist die Unterscheidung zwischen einer betrieblichen Alarmmeldung und einer erforderlichen sicherheitsgerichteten Schutzfunktion.
Der WIKA ILT-C01/ILT-C05 darf gemäß seiner Betriebsanleitung nicht als Sicherheits- oder Notabschaltgerät eingesetzt werden.
Wenn ein unabhängiger Überfüllschutz oder eine sicherheitsgerichtete Abschaltung notwendig ist, muss hierfür eine entsprechend geeignete und bewertete Schutzfunktion vorgesehen werden.
19. Alternative Füllstandmessverfahren
Radar ist nicht für jeden kleinen Kunststoffbehälter automatisch die beste Lösung.
Bei geeigneten Flüssigkeiten können beispielsweise hydrostatische Drucksensoren eingesetzt werden.
Für bestimmte Medien und Behälter eignen sich außerdem kapazitive, optische oder schwimmerbasierte Messverfahren.
Die Auswahl hängt von Messbereich, Medium, Einbauraum, Behältermaterial und der erforderlichen kontinuierlichen beziehungsweise punktförmigen Messung ab.
20. Prüf- und Inbetriebnahmeablauf
Für eine nachvollziehbare Radar-Füllstandmessung an kleinen Kunststoffbehältern empfiehlt sich folgender Ablauf:
- Behälterhöhe, Innendurchmesser und Deckelgeometrie aufnehmen.
- Messstoff, Dielektrizitätszahl und Prozessbedingungen prüfen.
- Erforderliche Mindest- und Maximalfüllstände festlegen.
- Radarfrequenz, Öffnungswinkel und Mindestmessabstand vergleichen.
- Geeignete Montageposition auswählen.
- Bei Außenmontage Kunststoffwand und Wanddicke prüfen.
- Sensorreferenzpunkt und Füllstandskalierung einstellen.
- Störechoausblendung unter geeigneten Bedingungen durchführen.
- Messverhalten bei niedrigem und hohem Füllstand überprüfen.
- Signale, Alarme und Konfiguration dokumentieren.
Bei besonders kleinen Behältern ist eine Prüfung unter den tatsächlichen Einbaubedingungen sinnvoll.
21. Typische Fehler und Diagnose
Messwert springt bei hohem Füllstand: Mögliche Ursachen sind ein zu geringer Messabstand, Nahbereichsreflexionen oder eine falsche Störechoausblendung.
Sensor zeigt einen konstant falschen Wert: Referenzpunkt, Füllstandskalierung und mögliche feste Reflexionen prüfen.
Messung durch den Kunststoffdeckel funktioniert nicht: Material, Wanddicke, Beschichtungen, metallische Einlagen und Feuchtigkeit kontrollieren.
Messwert schwankt während der Befüllung: Einlaufstrom, bewegte Oberfläche und eingestellte Signaldämpfung prüfen.
Kein stabiles Produktecho: Dielektrizitätszahl, freie Messstrecke, Antennenausrichtung und Signalverarbeitung untersuchen.
22. Passende ICS-Produkte
ICS Schneider Messtechnik bietet verschiedene kompakte Radar-Füllstandsensoren für industrielle Behälteranwendungen an.
| Produkt | Wichtige Eigenschaften | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| Siemens SITRANS LR100 | 80-GHz-Radar, kompakte Bauform, Messdistanz bis 8 m | Einfache kontinuierliche Füllstandmessung |
| Siemens SITRANS LR110 | 80-GHz-Radar, Kommunikations- und Zulassungsoptionen, bis 15 m | Industrielle Behälterüberwachung |
| Siemens SITRANS LR120 | 80-GHz-Radar, schmaler Öffnungswinkel, bis 30 m | Anspruchsvollere Messaufgaben |
| WIKA ILT-C01 | 60-GHz-Radar, Mindestmessabstand 100 mm, bis 5 m | Kleine Kunststoffbehälter und mobile Anwendungen |
| WIKA ILT-C05 | 60-GHz-Radar, Hochtemperaturausführung bis 150 °C | Geeignete Anwendungen bei erhöhter Temperatur |
| Siemens SITRANS LT500 | Auswertegerät für kompatible Füllstandmesssysteme | Übergeordnete Anzeige, Alarmierung und Steuerungsintegration |
22.1 Siemens SITRANS LR100 Baureihe
Die Siemens SITRANS LR100 Baureihe umfasst kompakte Radar-Füllstandtransmitter mit 80-GHz-Technologie.
Der schmale Messstrahl ermöglicht den Einsatz in zahlreichen kompakten Behältern. Siemens beschreibt ausdrücklich auch die berührungslose Messung durch geeignete Kunststoffbehälterwände.
Zur Baureihe gehören unter anderem LR100, LR110, LR120, LR140 und LR150. Unterschiede bestehen bei Messdistanz, Kommunikation und Geräteausführung.
Siemens SITRANS LR100 Baureihe – Produktinformationen
22.2 WIKA ILT-C01
Der WIKA ILT-C01 ist ein kompakter industrieller Radar-Füllstandsensor für geeignete wasser- und ölbasierte Medien sowie bestimmte Schüttgüter.
Er arbeitet mit 60-GHz-FMCW-Radar. Der spezifizierte Messabstand beträgt 100 bis 5.000 mm, der Abstrahlwinkel ±6°.
Besonders interessant ist die mögliche Montage außerhalb geeigneter Kunststoffbehälter.
WIKA ILT-C01 – Produktinformationen
22.3 WIKA ILT-C05
Der WIKA ILT-C05 ist die Hochtemperaturausführung der industriellen Radar-Füllstandsensorfamilie.
Er verwendet ebenfalls das 60-GHz-Messprinzip und ist für entsprechende Anwendungen bis 150 °C vorgesehen.
Die Eignung für den jeweiligen Messstoff, die Temperatur und die Einbausituation muss anhand der Geräteunterlagen geprüft werden.
WIKA ILT-C05 – Produktinformationen
22.4 Siemens SITRANS LT500
Das Siemens SITRANS LT500 ist ein Auswertegerät für kompatible Radar-Füllstandsensoren und andere geeignete Messsysteme.
Es ermöglicht entsprechende Anzeige-, Auswerte- und Alarmfunktionen sowie die Integration in industrielle Automatisierungsanlagen.
Siemens SITRANS LT500 – Produktinformationen
22.5 Auswahl eines geeigneten Radarsensors
Für eine konkrete Auswahl sollten Behälterhöhe, Durchmesser, Kunststoffmaterial, Wanddicke, Messstoff, Temperatur, gewünschter Füllstandsbereich und erforderliche Ausgänge bekannt sein.
Besonders bei sehr kleinen Behältern empfiehlt sich die Prüfung der vollständigen Messstelle unter realistischen Betriebsbedingungen.
Weitere Füllstandmesstechnik bei ICS Schneider Messtechnik
23. Fazit
Radar-Füllstandmessung ist auch an kleinen Kunststoffbehältern möglich. Entscheidend sind jedoch die richtige Geräteauswahl und eine zur Behältergeometrie passende Montage.
Ein schmaler Radarstrahl kann Wand- und Einbaureflexionen verringern. Gleichzeitig müssen der zulässige Mindestmessabstand und der maximale Füllstand berücksichtigt werden.
Bei geeigneten Kunststoffbehältern kann eine Montage außerhalb des Behälters Vorteile bieten, weil keine zusätzliche Öffnung zum Prozessmedium erforderlich ist.
Die Materialeigenschaften der Behälterwand und mögliche Störreflexionen müssen dabei geprüft werden.
Die wichtigste Erkenntnis lautet: Nicht allein die maximale Messdistanz entscheidet über die Eignung eines Radarsensors. Gerade bei kleinen Kunststoffbehältern sind Antennenabstrahlung, Totzone, Montageposition und Störechoverhalten ausschlaggebend.
24. Häufig gestellte Fragen
24.1 Eignet sich Radar zur Füllstandmessung in kleinen Kunststoffbehältern?
Ja. Geeignete kompakte Radarsensoren können auch in kleinen Behältern eingesetzt werden. Mindestmessabstand, Antennenwinkel und Behältergeometrie müssen jedoch berücksichtigt werden.
24.2 Kann Radar durch eine Kunststoffwand messen?
Ja, bei geeigneten nichtmetallischen Kunststoffmaterialien. Besonders die Messung durch einen passenden Kunststoffdeckel von oben ist möglich.
24.3 Welche Kunststoffbehälter sind geeignet?
Das hängt von Material, Wanddicke, Beschichtung und gegebenenfalls Füllstoffen ab. Eine pauschale Freigabe für alle Kunststoffe ist nicht möglich.
24.4 Warum ist der Antennenwinkel wichtig?
Er beeinflusst die räumliche Ausbreitung des Radarstrahls. Ein enger Strahl kann helfen, störende Einbauten und Wandbereiche zu vermeiden.
24.5 Was bedeutet die Totzone bei einem Radarsensor?
Sie beschreibt einen Nahbereich, in dem die spezifizierte Füllstandmessung nicht gewährleistet ist. Die Größe hängt von der Geräteausführung ab.
24.6 Welchen Mindestmessabstand benötigt der WIKA ILT-C01?
Die WIKA-Betriebsanleitung nennt einen Mindestmessabstand von 100 mm ab Sensorspitze.
24.7 Kann ein Radarsensor bis unmittelbar unter den Deckel messen?
Das hängt vom Sensor und seiner Nahbereichsspezifikation ab. Die erreichbare Messdistanz darf nicht für alle Radargeräte gleichgesetzt werden.
24.8 Ist 80-GHz-Radar für kleine Behälter besser geeignet?
80-GHz-Geräte ermöglichen häufig kompakte Antennen mit schmalen Öffnungswinkeln. Entscheidend bleiben jedoch die gesamte Gerätekonstruktion und die konkrete Anwendung.
24.9 Warum entstehen Reflexionen an der Behälterwand?
Radarwellen können auch von Behälterwänden und anderen festen Strukturen reflektiert werden. In kleinen Behältern können solche Echos die Auswertung beeinflussen.
24.10 Wo sollte der Sensor montiert werden?
Möglichst so, dass er eine repräsentative Flüssigkeitsoberfläche erfasst und störende Einbauten sowie Reflexionsstellen vermeidet.
24.11 Darf der Sensor direkt über einer Einlaufleitung sitzen?
Das sollte möglichst vermieden werden, weil der einströmende Messstoff zusätzliche Störechos und Oberflächenbewegungen verursachen kann.
24.12 Was ist eine Störechoausblendung?
Sie ermöglicht es geeigneten Radarsensoren, bestimmte feste Reflexionen bei der Messwertauswertung zu berücksichtigen beziehungsweise zu unterdrücken.
24.13 Beeinflusst Kondensation die Radarmessung?
Ja. Tropfen oder Flüssigkeitsfilme können zusätzliche Reflexionen erzeugen. Die tatsächliche Wirkung hängt von Sensor und Einbausituation ab.
24.14 Kann Radar auch Ölfüllstände messen?
Ja, wenn der jeweilige Sensor für den Messstoff geeignet ist. Insbesondere die Dielektrizitätszahl und die konkrete Geräteausführung müssen berücksichtigt werden.
24.15 Welche Radarsensoren bietet ICS für Kunststoffbehälter?
Beispiele aus dem ICS-Sortiment sind die Siemens SITRANS LR100 Baureihe sowie WIKA ILT-C01 und ILT-C05.
24.16 Kann die Radar-Füllstandmessung einen Überfüllschutz übernehmen?
Für betriebliche Grenzwertmeldungen stehen geeignete Funktionen zur Verfügung. Eine sicherheitsgerichtete Überfüllschutzfunktion benötigt jedoch eine entsprechend ausgelegte und freigegebene Schutzkette.
24.17 Welche Alternative gibt es bei sehr kleinen Behältern?
Je nach Medium und Einbausituation können hydrostatische, kapazitive, optische oder schwimmerbasierte Füllstandmessverfahren geeigneter sein.
24.18 Welche Angaben benötigt ICS für ein Angebot?
Benötigt werden Behältermaterial, Innendurchmesser, Höhe, Wanddicke, Messstoff, Temperatur, Füllstandsbereich, Montageposition, gewünschtes Signal und erforderliche Zulassungen.