雷達(dá)水位傳感器一般知識(shí)

word文檔精品文檔分享雷達(dá)水位傳感器一般知識(shí)X合永摘要：本文對雷達(dá)水位傳感器進(jìn)展了原理、使用及安裝方式的簡單介紹，并對工程應(yīng)用中存在的優(yōu)點(diǎn)及缺乏進(jìn)展了初步分析。關(guān)鍵詞：雷達(dá)、水位傳感器、雷達(dá)水位傳感器名詞定義：1傳感器：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成〞國家標(biāo)準(zhǔn)。2水位傳感器：“能將被測點(diǎn)水位參量實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)電量信號(hào)的儀器〞。XX市地礦工程勘察院3雷達(dá)水位傳感器：通過雷達(dá)波測距原理，反響水位變化的一次儀表一、雷達(dá)水位傳感器簡介雷達(dá)水位傳感器采用雷達(dá)波測量到水面的距離，實(shí)際上是一臺(tái)雷達(dá)測距儀。雷達(dá)波測量不受溫度、雷達(dá)水位傳感器以非接觸方式測量水位，亦不受水體影響，是水位測量最理想的設(shè)備。雷達(dá)波的測距精度標(biāo)稱為毫米級，水位計(jì)通過內(nèi)部波浪濾波以及距離模糊算法等功能，實(shí)測水位精度可達(dá)至厘米。目前在水文領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的雷達(dá)水位傳感器量程有15m、20m、35m、最大可達(dá)70米。雷達(dá)水位傳感器輸出接口一般有：模擬量的～20mA、0.4～2V、～5V；數(shù)字量：RS232、RS485、SDI-12或格雷碼輸出。協(xié)議一般有：TModbusword文檔精品文檔分享二、雷達(dá)水位傳感器測量原理雷達(dá)水位傳感器都有一個(gè)發(fā)射雷達(dá)波的天線，俗稱“探頭〞。從外觀上看，探頭的形狀有喇叭型、錐形、平面型。發(fā)射波束的形狀都為喇叭型。雷達(dá)傳感器的天線以波束的形式發(fā)射電磁波信號(hào)，發(fā)射波在被測水面產(chǎn)生反射，反射回來的回波信號(hào)仍由天線接收。信號(hào)經(jīng)DSP等智能處理器處理后得出介質(zhì)與探頭之間的距離，送終端顯示器進(jìn)展顯示、報(bào)警、操作等。測距示意圖如下圖。word文檔精品文檔分享雷達(dá)水位傳感器電路局部位于探頭上部，與探頭封裝為一個(gè)整體，總長度約20-50厘米不等，有電源線和數(shù)據(jù)線引出，但大都沒有顯示和記錄功能，必須接到RTU或數(shù)據(jù)采集器才能看到水位數(shù)據(jù)。在發(fā)射的時(shí)間間隔里，天線系統(tǒng)作為接收裝置使用。儀表分析、處理運(yùn)行時(shí)間小于十億分之一秒的回波信號(hào)，并在極短的一瞬間分析處理回波。雷達(dá)傳感器利用特殊的時(shí)間間隔調(diào)整技術(shù)將每秒的回波信號(hào)進(jìn)展放大、定位，然后進(jìn)展分析處理。因此雷達(dá)傳感器可以在0.1s內(nèi)準(zhǔn)確細(xì)致地分析處理這些被放大的回波信號(hào)，無須花費(fèi)很多時(shí)間來分析頻率。word文檔精品文檔分享三、雷達(dá)水位傳感器特點(diǎn)雷達(dá)水位傳感器最主要的特點(diǎn)是非接觸測量、精度不受外界因素影響。無論是有毒介質(zhì)，還是腐蝕性介質(zhì)，也無論是固體、液體還是粉塵性、漿狀介質(zhì)，它都可以進(jìn)展測量。1、精度高雷達(dá)水位傳感器采用微波測量，無需介質(zhì)傳速，理論上不受外界環(huán)境的影響；此外，微波頻率高(一般大于6GHz，常用ISM頻段24GHz、26GHz)波長小，發(fā)射面的波形損失就小，設(shè)置可認(rèn)為全波反射，沒有相位損失；第三，現(xiàn)代的雷達(dá)水位傳感器處理電路一般采用高速信號(hào)處理器DSP,從而使復(fù)雜的信號(hào)處理及數(shù)字濾波提供的可能。目前雷達(dá)水位傳感器標(biāo)稱精度均小于±5mm，實(shí)測精度滿量程優(yōu)于±2cm、對干擾回波具有抑制功能雷達(dá)傳感器內(nèi)部一般采用高速信號(hào)處理器，處理速度可達(dá)150MIPS。這樣的處理速度，使得傳感器可對有效波束X圍內(nèi)的信號(hào)進(jìn)展不失真的處理，從而對干擾回涉及噪聲等可由內(nèi)部的模糊邏輯控制自動(dòng)進(jìn)展抑制。word文檔精品文檔分享、功耗低目前采用兩線制～20mA輸出接口的雷達(dá)水位傳感器，其工作功耗均小于500mW，采用SDI-12接口的雷達(dá)水位傳感器功耗更低。低功耗的傳感器大大降低了對野外工作電源的要求，同時(shí)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步提高。、可靠性強(qiáng)雷達(dá)水位傳感器均采用一體化設(shè)計(jì)，即雷達(dá)天線與信號(hào)處理電路集成一起，由密閉性良好的不銹鋼殼體封裝，對外接口僅為電源、信號(hào)線等。天線及電路在國外均已社會(huì)化生產(chǎn)并批量生產(chǎn)，可靠性受到保證。此外，國外的雷達(dá)水位傳感器一般提供調(diào)試設(shè)備。通過這些設(shè)備可跟蹤測量、頻譜分析、甚至故障定位等，這種設(shè)備也大大方便了使用現(xiàn)場的調(diào)試word文檔精品文檔分享四、雷達(dá)水位傳感器缺乏隨著雷達(dá)水位傳感器在水文行業(yè)的推廣應(yīng)用，也出現(xiàn)了一些值得繼續(xù)探討的問題，主要有：1.模擬量接口的雷達(dá)水位傳感器，水位輸出存在精度轉(zhuǎn)換損失。目前AD轉(zhuǎn)換常見的有10位、12位、14位、位，但是這些位數(shù)只是表示可能到達(dá)的分辨率，與測量精度完全是兩個(gè)概念。按照經(jīng)歷一般精度為分辨率損失位(按AD指標(biāo)INL=2LSB)位的最終實(shí)測精度在精度會(huì)再有所下降。下表為最大測距35m時(shí)不同AD轉(zhuǎn)換的誤差分析滿量程分35m測距時(shí)按2位損失實(shí)AD備注辨率理論誤差際可能誤差10位10243.5cm14cm實(shí)際可能誤差尚12位40961cm4cm未考慮波浪及轉(zhuǎn)14位81920.5cm2cm換電阻的溫漂16位163840.25cm1cm根據(jù)上表，在工程應(yīng)用中為提高測量精度，一是選用轉(zhuǎn)換實(shí)際精度高的AD，二是縮短測量量程。2.雷達(dá)水位傳感器，特別是進(jìn)口雷達(dá)水位傳感器，一般內(nèi)置測距阻尼算法，即為屏蔽干擾提高目標(biāo)跟蹤精度，對于短時(shí)間內(nèi)的水位突word文檔精品文檔分享變進(jìn)展滑動(dòng)平均計(jì)算。這種算法有利于水位數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，但同時(shí)對于暴漲暴落性河流會(huì)影響水位測量的實(shí)時(shí)性。對此，工程上如果條件具備可通過控制傳感器電源，來進(jìn)展周期測量。word文檔精品文檔分享五、雷達(dá)水位傳感器安裝使用考前須知、選擇安裝地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)防止漂浮物的影響。雷達(dá)波會(huì)把漂浮物誤認(rèn)為水面，測量結(jié)果是探頭到漂浮物的距離。、選擇安裝位置時(shí)，要保證雷達(dá)波全部覆蓋到水面。應(yīng)防止低水時(shí)、河床淤積、主槽擺動(dòng)等導(dǎo)致雷達(dá)波覆蓋到地面。雷達(dá)波無法識(shí)別水面和地面，測到地面時(shí)，依然報(bào)告水位數(shù)據(jù)。如果雷達(dá)波覆蓋到