導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的原理及應(yīng)用

導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的原理及應(yīng)用導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的原理及應(yīng)用

一、導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)概述

料位是工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要參數(shù)。料位測(cè)量的方法很多，針對(duì)不同的工況和介質(zhì)可以使用不同測(cè)量原理的料位計(jì)，吹氣法、靜壓式、浮球式、重錘式、超聲波等幾種常用的料位測(cè)量?jī)x表，都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)運(yùn)用先進(jìn)的雷達(dá)測(cè)量技術(shù)，以其優(yōu)良的性能，尤其是在槽罐中有攪拌、溫度高、蒸汽大、介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)疤等惡劣的測(cè)量條件下，顯示出其卓越的性能，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。二、原理及技術(shù)性能

雷達(dá)波是一種特殊形式的電磁波，導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)利用了電磁波的特殊性能來(lái)進(jìn)行料位檢測(cè)。電磁波的物理特性與可見(jiàn)光相似，傳播速度相當(dāng)于光速。其頻率為300MHz-3000GHz。電磁波可以穿透空間蒸汽、粉塵等干擾源，遇到障礙物易于被反射，被測(cè)介質(zhì)導(dǎo)電性越好或介電常數(shù)越大，回波信號(hào)的反射效果越好。

雷達(dá)波的頻率越高，發(fā)射角越小，單位面積上能量（磁通量或場(chǎng)強(qiáng)）越大，波的衰減越小，導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量效果越好。

１.導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的基本原理

導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)組成：它主要由發(fā)射和接收裝置、信號(hào)處理器、天線(xiàn)、操作面板、顯示、故障報(bào)警等幾部分組成。

發(fā)射－反射－接收是導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)工作的基本原理。雷達(dá)傳感器的天線(xiàn)以波束的形式發(fā)射最小5.8GHz的雷達(dá)信號(hào)。反射回來(lái)的信號(hào)仍由天線(xiàn)接收，雷達(dá)脈沖信號(hào)從發(fā)射到接收的運(yùn)行時(shí)間與傳感器到介質(zhì)表面的距離以及物位成比例。

即：h=?H–vt/2?

式中?h為料位；H為槽高；?v為雷達(dá)波速度；t為雷達(dá)波發(fā)射到接收的間隔時(shí)間；

２.導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)測(cè)量料位的先進(jìn)技術(shù)：

(１)回波處理新技術(shù)的應(yīng)用

從導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量原理可以知道，導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)是通過(guò)處理雷達(dá)波從探頭發(fā)射到介質(zhì)表面然后返回到探頭的時(shí)間來(lái)測(cè)量料位的，在反射信號(hào)中混合有許多干擾信號(hào)，所以，對(duì)真實(shí)回波的處理和對(duì)各種虛假回波的識(shí)別技術(shù)就成為導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)能夠準(zhǔn)確測(cè)量的關(guān)鍵因素。

(２)測(cè)量數(shù)據(jù)處理：

由于液面波動(dòng)和隨機(jī)噪聲等因素的影響，檢測(cè)信號(hào)中必然混有大量噪聲。為了提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度，必須對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，盡可能消除噪聲。

經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用數(shù)據(jù)平滑方法可以達(dá)到滿(mǎn)意的效果。此方法也可有效的克服罐內(nèi)攪拌器對(duì)測(cè)量的影響。

(３)導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的特點(diǎn)：

由于導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)采用了上述先進(jìn)的回波處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，加上雷達(dá)波本身頻率高，穿透性能好的特點(diǎn)，所以，導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)具有比接觸式料位計(jì)和同類(lèi)非接觸料位計(jì)更加優(yōu)良的性能。

①可在惡劣條件下連續(xù)準(zhǔn)確地測(cè)量。

②操作簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。

③準(zhǔn)確安全且節(jié)省能源。

④無(wú)需維修且可靠性強(qiáng)。

⑤幾乎可以測(cè)量所有介質(zhì)。導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)工作原理：導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)是一種微波物位計(jì)，它是微波（雷達(dá)）定位技術(shù)的一種運(yùn)用。它是通過(guò)一個(gè)可以發(fā)射能量波（一般為脈沖信號(hào)）的裝置發(fā)射能量波，能量波在波導(dǎo)管中傳輸，能量波遇到障礙物反射，反射的能量波由波導(dǎo)管傳輸至接收裝置，再由接收裝置接收反射信號(hào)。根據(jù)測(cè)量能量波運(yùn)動(dòng)過(guò)程的時(shí)間差來(lái)確定物位變化情況。由電子裝置對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行處理，最終轉(zhuǎn)化成與物位相關(guān)的電信號(hào)。能量輻射水平低，該設(shè)備使用能量波的是脈沖能量波（頻率一般比智能雷達(dá)物位計(jì)低）。一般脈沖能量波的最大脈沖能量為1mW左右（平均功率為1μW左右），不會(huì)對(duì)其他設(shè)備以及人員造成輻射傷害。適用范圍及特點(diǎn)：導(dǎo)波微波物位儀表用于對(duì)液體、漿料及顆粒料等介電常數(shù)比較小的介質(zhì)的進(jìn)行接觸連續(xù)測(cè)量，適用于溫度、壓力變化大、有惰性氣體或蒸汽存在的場(chǎng)合。具有以下特點(diǎn)1、通用性強(qiáng)：可測(cè)量液位及料位，可滿(mǎn)足不同溫度、壓力、介質(zhì)的測(cè)量要求，最高測(cè)量溫度可達(dá)800℃，最大壓力可達(dá)5MPa，并可應(yīng)用于腐蝕、沖擊等惡劣場(chǎng)合。2、防掛料：獨(dú)特的電路設(shè)計(jì)和傳感器結(jié)構(gòu)，使其測(cè)量可以不受傳感器掛料影響，無(wú)需定期清潔，避免誤測(cè)量。3、免維護(hù)：測(cè)量過(guò)程無(wú)可動(dòng)部件，不存在機(jī)械部件損壞問(wèn)題，無(wú)須維護(hù)。4、抗干擾：接觸式測(cè)量，抗干擾能力強(qiáng)，可克服蒸汽、泡沫及攪拌對(duì)測(cè)量的影響。5、準(zhǔn)確可靠：測(cè)量量多樣化，使測(cè)量更加準(zhǔn)確，測(cè)量不受環(huán)境變化影響，穩(wěn)定性高，使用壽命長(zhǎng)。主要技術(shù)參數(shù)：正常工作條件：環(huán)境溫度：-20～50℃；相對(duì)濕度：5%～100%（包括直接濕）；環(huán)境壓力：86kPa～108kPa；測(cè)量范圍：0～6米，纜式最大可達(dá)35米；過(guò)程連接：螺紋或者法蘭；過(guò)程溫度：-40-250℃；過(guò)程壓力：0.1～6Mpa；工作頻率：1.8GHz；響應(yīng)速度：≥0.2s（根據(jù)具體情況而定）重復(fù)性：±3mm；分辨率：1mm；電流信號(hào)：4～20mA/HART；精度：<0.1%；通訊接口：HART通訊協(xié)議；電源：24VDC(+/-10%)/波紋電壓：1Vpp；耗電量：max22.5mA；防爆認(rèn)證：ExiaIICT6；外殼保護(hù)等級(jí)：IP68；兩線(xiàn)制接線(xiàn)：供電和信號(hào)輸出公用一根兩芯線(xiàn)；電纜入口：兩個(gè)M20ⅹ1.5（電纜直徑5…9mm）。型號(hào)及說(shuō)明：TQ-DLUL廠家代號(hào)C18㎜纜式探頭/不銹鋼（最大量程35m、-40~250℃）探頭型式及材料C210㎜桿式探頭/不銹鋼（最大量程6m、-40~250℃）C3同軸管式探頭/不銹鋼（最大量程6m、-40~350℃）0螺紋連接過(guò)程連接1標(biāo)