120 dB: Radar sensörlerde dinamik aralığı neden önemlidir?

Evrimsel süreçte en yüksek performansı gösteren canlı hangisidir sorusuna cevap ararken, Latince adı microchiroptera olan küçük yarasalar ilk aklımıza gelen canlı olmaz kuşkusuz. Ama küçük yarasalar yaydıkları ses dalgalarıyla memeliler arasında karanlıkta en iyi görme konusunda sınıf birincisidir. Radar sensörler de benzer bir prensiple çalışır. Yaydıkları konum belirleme sesleri ne kadar iyi duyulursa, görme yeteneği de o kadar iyi demektir; yani aynı radar sensörlerinin dinamik aralığında olduğu gibi. 

Radar teknolojisi ile yapılan seviye ölçümünün farkını dinamik yaratır. Yani antende oluşan kondensat ve yapışmalar kelimenin tam anlamıyla görüşü kısıtladığında.  Ya da yansıtma özelliği kötü olan malzemede bir sensörün dinamik aralığının en küçük ışık huzmesini dahi algılamak için gerekli hassasiyeti sunduğunda. VEGA’nın 80 GHz radar sensörleri, 120 dB’lik görülmemiş yükseklikteki dinamik aralığı ile görüşün önünü tamamen açar. İşi zorlaştıran ne kadar proses koşulu olursa olsun, hepsinin üstesinden gelir.

Ve ayrıca: Yarasa türleri arasında da çok çeşitli dinamik farklılıkları bulunmaktadır. Yaydıkları en yüksek ultrasonik ses dalgaları 120 dB’ye ulaşır. Aynı 80 GHz’lik radar sensör VEGAPULS 64 gibi.

 

İster akışkan, ister iri taneli, ister sulu, ister toz olsun: Farklı özelliklerdeki sıvıların ve dökme malzemelerin transferini  aksamadan yapmak mümkündür. Yeter ki kullanıcı seviye hakkında bilgi sahibi olsun. Kimi zaman kesin ölçüm sonuçları almak çok çaba gerektirir. Örneğin, malzemenin dielektrik sabiti (DK) düşük olduğunda. Çok kısa bir süre öncesine kadar, içindeki donanımı engel teşkil etmeyen tanklarda yapılan mikrodalga veya radarlı seviye ölçümlerinin, yalnızca dielektrik sabiti en az 2 olan malzemelerde güvenli ölçüm sonuçları verdiği genel kabul gören bir kanıydı.

Oysa 80 GHz VEGAPULS 64 ve 69 radar sensörlerinin 120 dB’lik görülmemiş yükseklikteki dinamik aralığı sayesinde, dielektrik sabiti çok daha düşük olan sıvıların ve dökme malzemelerin seviyesini de güvenli bir şekilde ölçmek mümkün.
Bu, aşağıdaki kullanımları oldukça yaygın olan malzemeler için çok iyi bir haber:    

• Polistirol köpük (yani strafor®):  DK değeri 1,03
• Toz plastik DK değeri 1,2’dan başlar 
• Palm yağı: DK değeri 1,8
• Cam elyaf tozu: DK değeri 1,1
• İri öğütülmüş keten, kepek, saman: DK değeri 1,3 - 1,5
• Kireç ve alçı: DK değeri 1,5 ve 1,8 
• Çekirdek kahve ve kakao: DK değeri 1,5 ve 1,8
• … hatta talaş: DK değeri 1,1

Not: DK değerlerinin sıralandığı uzun malzeme listeleri, 80 GHz radar sensör VEGAPULS’ün sunduğu 120 dB dinamik aralığı ile artık tarih oldu.

 
80 GHz radar sensörleri VEGAPULS 64 ve VEGAPULS 69, oldukça geniş bir dinamik aralığına sahiptir. Bu nedenle yankılanma özelliği düşük olan ölçüm malzemelerini standart radar sensörlerden daha iyi ölçerler. Köpük oluşumu, türbülanslı yüzeyler, antende kondensat ve yapışmaların oluşumu söz konusu olan zorlu ölçümlerde, yüksek frekanslı bu ölçüm cihazları sahip oldukları 120 dB dinamik sayesinde büyük büyük bir başarı gösterirler. 

Peki, dinamik bir ölçüm uygulaması çerçevesinde etkisini tam olarak hangi kesinlikte gösterir? Aşağıdaki 3 olgu bu soruya verilecek cevabın temelini oluşturur:  

1. Desibel (dB), bir ölçek değil,  iki sayıyı birbiriyle karşılaştırarak elde edilen bir gücü tanımlayan bir “oran”dır.  
2. Desibel seviyesinin artışı lineer değil, logaritmiktir. Bu şekilde her bir dB, üstel şekilde katlanarak toplam değeri artırır. Bütün bunların anlamı: 3 dB eklendiğinde güç ikiye katlanır, 60 dB eklendiğinde güç bir milyon kat daha artar.
3. Seviye ölçümünün dinamik aralığı için aşağıdaki genel kural geçerlidir: 26 GHz standart sensörleri, dinamiği 90 dB olan birçok 80 GHz sensörü gibi çalışır. Buna karşın  VEGA’nın 80 GHz radar sensörleri VEGAPULS 64 ve 69, 120 dB’e ulaşır. 30 dB’lik fark, pratikte dinamik gücünün 1000 kat daha artmasına tekabül eder! 

Ve ayrıca: 120 dB’lik bir dinamik, en küçük yankıların dahi tespit edilmesini mümkün kılar. Bu şekilde polistirol kürecikler veya dağılma oranı çok yüksek olan silis asidi gibi dielektrik sabiti düşük olan maddelerin sorunsuzca ölçülmesi de mümkün olur.

Güneş gözlüğü alırken çok farklı cam tonları arasından size uygun olan camın renk tonunu nasıl seçeceksiniz? Maruz kalacağınız ışık kaynağının parlaklığı ne kadar yüksekse, seçeceğiniz gözlüğün camları o kadar koyu olmalıdır. Bir örnekle anlatmak gerekirse: Söz konusu olan zayıf bir ampul ise, gözlüğün camlarının hafif koyu olması yeterli olur. Ama söz konusu olan projektörle yapılan bir aydınlatmaysa gözlerinizi koruyacak camların çok koyu olması gerekir.

Standart bir radar ölçüm cihazı ile camın arkasından ölçüm yapmak, koyu renkli herhangi bir güneş gözlüğü kullanmaya benzetilebilir. Ölçülecek malzeme, dielektrik sönüm faktörüne sahiptir. Yani, radar sensörün mikro dalgaları camın arkasından ölçülecek malzemenin yüzeyine yayılırken bir dirence maruz kalır. Cam, mikro dalgaları çok daha yüksek yansıtır; ayrıca geri kalan yansıma enerjisinin de standart radar sensörler için, ölçülmesi gereken yüzeyin güvenilir bir şekilde ölçmeye yetmeyeceği derecede sönümlenir. Tıpkı çok koyu camlı bir güneş gözlüğü ile bakıldığında çok zayıf bir ışığın algılanamayacağı gibi.

Seviye ölçümü yapan birçok 80 GHz’lik radar sensör vardır ama 120 dB’lik dinamik aralığına sahip olan tek bir radar sensör vardır, o da VEGAPULS’tur. Bu radar sensör, köpüklü uygulamalarda ölçüme 1-0 önde başlar. Hani, çabucak yok olan bir şey için köpük gibi söndü denir ya, o yalnızca sözün gelişidir. Köpük aslında, içinden geçerek seviyeyi ölçmeye çalıştığımızda çok inatçıdır. Sözünü ettiğimiz köpük, kimya veya madencilik sektörlerinde karşımıza çıkan endüstri köpüğü. Ama deterjan köpüğü veya tıraş köpüğünün görünürde zayıf gibi duran kabarcıkları da çok inatçıdır. Ölçüm sinyallerini zayıflatır, hâttâ tamamen bloke ederler. 

Köpüğün etkisi, radar sensörlerin frekans aralığı ile ilişkilidir. Frekans ne kadar yüksekse, radar sinyallerinin dalga boyu o kadar kısadır. Kısa dalgalara oranla köpüğün kabarcık yapısı oldukça hacimlidir ve köpük 26 GHz’lik bir radar sinyalinde, 80 GHz’lik bir sinyalinde olduğundan üç kat daha büyüktür. 80 GHz radar sensör VEGAPULS bunu geniş dinamik aralığı ile dengeler. 120 dB olan dinamik aralığı sayesinde köpüğün zayıflattığı ölçüm sinyallerini dahi güvenilir bir şekilde algılar. 

Sıvıların ölçümünde kullanılan standart sensörler yaklaşık 90 dB ile çalışır; VEGAPULS 64 ise  120 dB ile. Böylelikle sinyaller 1000 defa daha güçlüdür ve sensör köpük ile çok daha iyi başa çıkar.