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幾種常見雷達物位計的原理與應(yīng)用

2017-12-01

　　雷達物位計作為一種常見的物位儀表產(chǎn)品，經(jīng)常用于對各種金屬、非金屬容器或管道內(nèi)的液體、漿料及顆粒料的物位測量。按照雷達物位計的工作方式進行劃分，有接觸式和非接觸式兩種雷達物位計。與接觸式雷達物位計相比，非接觸式雷達物位計是近年來發(fā)展最快的一種測量儀器，它具有安裝簡單、維護量少、使用方式靈活、不受倉內(nèi)粉塵、溫度等因素影響等優(yōu)點。按照微波的波形，非接觸式雷達物位計又可分為脈沖雷達物位計和調(diào)頻連續(xù)波雷達物位計。而接觸式雷達物位計主要有導(dǎo)波雷達物位計，下面就結(jié)合這幾種常見雷達物位計談?wù)勊麄兊脑砗蛻?yīng)用。

　　一、幾種常見雷達物位計的原理

　　1．導(dǎo)波雷達物位計

　　導(dǎo)波雷達發(fā)出高頻微波脈沖沿著探測組件（鋼索或者鋼管）傳播，當遇到被測介質(zhì)時，由于介電常數(shù)突變，引起發(fā)射，一部分脈沖能量被反射回來。發(fā)射脈沖與反射回來的脈沖的時間間隔與被測介質(zhì)的距離成正比。通過雷達物位計記錄的發(fā)射脈沖與接收脈沖的時間，可以推算出實際的物位值。

　　2．脈沖雷達物位計

　　脈沖雷達物位計通過發(fā)射微波脈沖，脈沖以光速（在空氣中）傳播，在碰到被測介質(zhì)表面（介電常數(shù)必須大于傳播介質(zhì)的介電常數(shù)）后，部分微波被反射回來（反射量取決于料面平整度/介電常數(shù)大小），被同一天線接收，介質(zhì)的反射量（率）越大，信號就越強，越好測量；反射量（率）越小，信號就越弱，越容易受干擾。通過準確的識別發(fā)射脈沖與接收脈沖的時間間隔△t，可以進一步計算出天線到達被測介質(zhì)表面的距離D。

脈沖雷達原理圖

　　3．調(diào)頻連續(xù)波雷達物位計

　　FMCW雷達用24GHZ作為測量基頻（載頻），2GHZ為調(diào)節(jié)頻寬, 整個掃描時間為7ms，完成一次線性掃描，信號發(fā)射后，經(jīng)過一定的時間延遲后，接收到回波信號。在線性掃頻中產(chǎn)生的時間差，與液位距離呈正比例，由于有許多反射波，將所有的回波時間進行快速傅立葉（FFT）變換，將時間信號轉(zhuǎn)換成有一定能量的頻譜，比較高和比較陡的視頻譜信號為有用信號。

調(diào)頻連續(xù)波雷達物位計原理圖

　　二、幾種常見雷達物位計的應(yīng)用

　　由于雷達物位計具有測量精準、性能穩(wěn)定、可靠性高、維護簡便、適用范圍廣等優(yōu)點，其應(yīng)用范圍非常廣泛，涵蓋了電力、鋼鐵、冶金、水泥、石油化工、造紙、食品等行業(yè)，適用于粉塵、溫度、壓力變化大，有惰性氣體及蒸汽存在的場合。但是由于不同的雷達物位計其應(yīng)用的原理不同，其解決的應(yīng)用工況差異也很大。具體表現(xiàn)如下：

　　1．脈沖雷達物位計在大部分應(yīng)用場合一般都能應(yīng)用，通常用于圓柱形、35米以內(nèi)罐體內(nèi)介質(zhì)的液位測量。

　　2．對于球形罐或者帶有攪拌功能的液體儲罐，通常使用導(dǎo)波雷達物位計進行液位測量。

　　3．在測量大量程、粉塵較大的容器或儲罐的介質(zhì)時，就必須使用能量大、抗干擾能力強的調(diào)頻連續(xù)波雷達物位計，否則測量的結(jié)果可能不夠準確。

（深圳計為自動化技術(shù)有限公司研發(fā)中心2017年12月1日發(fā)布）

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