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几种常见雷达物位计的原理与应用

2017-12-01

  雷达物位计作为一种常见的物位仪表产品,经常用于对各种金属、非金属容器或管道内的液体、浆料及颗粒料的物位测量。按照雷达物位计的工作方式进行划分,有接触式和非接触式两种雷达物位计。与接触式雷达物位计相比,非接触式雷达物位计是近年来发展最快的一种测量仪器,它具有安装简单、维护量少、使用方式灵活、不受仓内粉尘、温度等因素影响等优点。按照微波的波形,非接触式雷达物位计又可分为脉冲雷达物位计和调频连续波雷达物位计。而接触式雷达物位计主要有导波雷达物位计,下面就结合这几种常见雷达物位计谈谈他们的原理和应用。
  一、几种常见雷达物位计的原理
  1、导波雷达物位计
  导波雷达发出高频微波脉冲沿着探测组件(钢索或者钢管)传播,当遇到被测介质时,由于介电常数突变,引起发射,一部分脉冲能量被反射回来。发射脉冲与反射回来的脉冲的时间间隔与被测介质的距离成正比。通过雷达物位计记录的发射脉冲与接收脉冲的时间,可以推算出实际的物位值。
  2、脉冲雷达物位计

  脉冲雷达物位计通过发射微波脉冲,脉冲以光速(在空气中)传播,在碰到被测介质表面(介电常数必须大于传播介质的介电常数)后,部分微波被反射回来(反射量取决于料面平整度/介电常数大小),被同一天线接收,介质的反射量(率)越大,信号就越强,越好测量;反射量(率)越小,信号就越弱,越容易受干扰。通过准确的识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔△t,可以进一步计算出天线到达被测介质表面的距离D。

几种常见雷达物位计的原理与应用

脉冲雷达原理图

  3、调频连续波雷达物位计

  FMCW雷达用24GHZ作为测量基频(载频),2GHZ为调节频宽, 整个扫描时间为7ms,完成一次线性扫描,信号发射后,经过一定的时间延迟后,接收到回波信号。在线性扫频中产生的时间差,与液位距离呈正比例,由于有许多反射波,将所有的回波时间进行快速傅立叶(FFT)变换,将时间信号转换成有一定能量的频谱,比较高和比较陡的视频谱信号为有用信号。

几种常见雷达物位计的原理与应用

调频连续波雷达物位计原理图

  二、几种常见雷达物位计的应用

  由于雷达物位计具有测量精准、性能稳定、可靠性高、维护简便、适用范围广等优点,其应用范围非常广泛,涵盖了电力、钢铁、冶金、水泥、石油化工、造纸、食品等行业,适用于粉尘、温度、压力变化大,有惰性气体及蒸汽存在的场合。但是由于不同的雷达物位计其应用的原理不同,其解决的应用工况差异也很大。具体表现如下:
  1、脉冲雷达物位计在大部分应用场合一般都能应用,通常用于圆柱形、35米以内罐体内介质的液位测量。
  2、对于球形罐或者带有搅拌功能的液体储罐,通常使用导波雷达物位计进行液位测量。
  3、在测量大量程、粉尘较大的容器或储罐的介质时,就必须使用能量大、抗干扰能力强的调频连续波雷达物位计,否则测量的结果可能不够准确。


(深圳计为自动化技术有限公司研发中心2017年12月1日发布)


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