1基本內(nèi)容

雷達(dá)料位計(jì)

　　 一、 基本原理

　　雷達(dá)波是一種特殊形式的電磁波，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，雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量效果越好。

　　發(fā)射－反射－接收是雷達(dá)式料位計(jì)工作的基本原理。雷達(dá)傳感器的天線以波束的形式發(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

　　二、雷達(dá)料位計(jì)測(cè)量料位的*技術(shù)：

　　(１)回波處理新技術(shù)的應(yīng)用

　　從雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量原理可以知道，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)雷達(dá)料位計(jì)的特點(diǎn)：

　　由于雷達(dá)料位計(jì)采用了上述*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，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。

　?、倏稍趷毫訔l件下連續(xù)準(zhǔn)確地測(cè)量。

　?、诓僮骱?jiǎn)單，調(diào)試方便。

　　③準(zhǔn)確安全且節(jié)省能源。

　?、軣o(wú)需維修且可靠性強(qiáng)。

　?、輲缀蹩梢詼y(cè)量所有介質(zhì)。

　　三、安裝應(yīng)注意的問(wèn)題

　?。ǎ保┊?dāng)測(cè)量液態(tài)物料時(shí)，傳感器的軸線和介質(zhì)表面保持垂直；當(dāng)測(cè)量固態(tài)物料時(shí)，由于固體介質(zhì)會(huì)有一個(gè)堆角，傳感器要傾斜一定的角度。

　?。ǎ玻┍M量避免在發(fā)射角內(nèi)有造成假反射的裝置。特別要避免在距離天線最近的1/3錐形發(fā)射區(qū)內(nèi)有障礙裝置（因?yàn)檎系K裝置越近，虛假反射信號(hào)越強(qiáng)）。若實(shí)在避免不了，建議用一個(gè)折射板將過(guò)強(qiáng)的虛假反射信號(hào)折射走。這樣可以減小假回波的能量密度，使傳感器較容易地將虛假信號(hào)濾出。

　?。ǎ常┮荛_(kāi)進(jìn)料口，以免產(chǎn)生虛假反射。

　　（４）傳感器不要安裝在拱形罐的中心處（否則傳感器收到的虛假回波會(huì)增強(qiáng)），也不能距離罐壁很近安裝，安裝位置在容器半徑的１／２處。

　?。ǎ担┮苊獍惭b在有很強(qiáng)渦流的地方。如：由于攪拌或很強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)等，建議采用導(dǎo)波管或旁通管測(cè)量。

　?。ǎ叮┤魝鞲衅靼惭b在接管上，天線必須從接管伸出來(lái)。喇叭口天線伸出接管至少１０mm。棒式天線接管長(zhǎng)度100或250mm。接管直徑最小250mm?？梢圆扇〖哟蠼庸苤睆降姆椒?，以減少由于接管產(chǎn)生的干擾回波。

　?。ǎ罚╆P(guān)于導(dǎo)波管天線：導(dǎo)波管內(nèi)壁一定要光滑，下面開(kāi)口的導(dǎo)波管必須達(dá)到需要的液位，這樣才能在管道中進(jìn)行測(cè)量。傳感器的類(lèi)型牌要對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)波管開(kāi)孔的軸線。若被測(cè)介電常數(shù)小于４，需在導(dǎo)波管末端安裝反射板，或?qū)?dǎo)波管末端彎成一個(gè)彎度，將容器底的反射回波折射走。

　　四、應(yīng)用中存在的問(wèn)題及解決方法

　　有些工況下所使用的雷達(dá)料位計(jì)，因?yàn)閭鞲衅靼惭b位置不當(dāng)及條件所致，出現(xiàn)了一些問(wèn)題，下面將對(duì)一些使用中的問(wèn)題提出解決方案,供大家參考。

　　1．探頭結(jié)疤和頻繁故障的解決方法

　　個(gè)辦法是將探頭安裝位置提高，但是有時(shí)候安裝條件限制，不能提高的情況下，就應(yīng)采用將料位測(cè)量值與該槽的泵聯(lián)鎖的辦法，解決這一難題：將料位設(shè)定值減小0.5m左右，當(dāng)料位達(dá)到該值時(shí)，即可停進(jìn)料泵或開(kāi)啟出料泵。

　　2．雷達(dá)料位計(jì)被淹相應(yīng)的改進(jìn)辦法

　　解決這種問(wèn)題的辦法是將雷達(dá)料位計(jì)改為導(dǎo)波管式測(cè)量。仍在原開(kāi)孔處安裝導(dǎo)波管式雷達(dá)料位計(jì)，導(dǎo)波管高于排汽管0.2m左右， 這樣一來(lái)，即使出現(xiàn)料漿從排汽管溢出的惡劣工況，也不會(huì)使料位計(jì)天線被料漿淹沒(méi)，而且避免了攪拌器渦流的干擾及大量蒸汽從探頭處冒出，減少了對(duì)探頭的損害，同時(shí)由于導(dǎo)波管聚焦效果好，接收的雷達(dá)波信號(hào)更強(qiáng)，取得了很好的測(cè)量效果。使用導(dǎo)波管測(cè)量方式，可以改善表計(jì)測(cè)量條件，提高儀表測(cè)量性能,具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

　　3．關(guān)于泡沫對(duì)測(cè)量的影響：

　　干泡沫和濕泡沫能將雷達(dá)波反射回來(lái)，對(duì)測(cè)量無(wú)影響；中性泡沫則會(huì)吸收和擴(kuò)散雷達(dá)波，因而嚴(yán)重影響回波的反射甚至沒(méi)有回波。當(dāng)介質(zhì)表面為稠而厚的泡沫時(shí)，測(cè)量誤差較大或無(wú)法測(cè)量，在這種工況下，雷達(dá)料位計(jì)不具有優(yōu)勢(shì)，這是其應(yīng)用的局限性。

　　4．對(duì)于天線結(jié)疤的處理：

　　介電常數(shù)很小的掛料在干燥狀態(tài)下對(duì)測(cè)量無(wú)影響，而介電常數(shù)很高的掛料則對(duì)測(cè)量有影響。可用壓縮空氣吹掃（或清水沖洗），且冷卻的壓縮空氣可降低法蘭和電器元件的溫度。還可用酸性清洗液清洗堿性結(jié)疤，但在清洗期間不能進(jìn)行料位測(cè)量。

2應(yīng)用范圍

雷達(dá)料位計(jì)適用于酸堿儲(chǔ)罐、漿料儲(chǔ)罐、固體顆粒、小型儲(chǔ)油罐。各類(lèi)導(dǎo)電、非導(dǎo)電介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)。如煤倉(cāng)、灰倉(cāng)、油罐、酸罐等

3技術(shù)優(yōu)勢(shì)

雷達(dá)料位計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：雷達(dá)料位計(jì)對(duì)液體、顆粒及漿料連續(xù)物位測(cè)量。測(cè)量不受介質(zhì)變化、溫度變化、惰性氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。雷達(dá)料位計(jì)的精度為5mm，量程60米，耐250度高溫、40公斤高壓，雷達(dá)料位計(jì)適用于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。

4產(chǎn)品特點(diǎn)

NIVELCO 導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)是測(cè)量料位的方法;導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)測(cè)量不受罐體形狀的影響；也不受介電常數(shù)、溫度、壓力與密度的影響；導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量長(zhǎng)度可以靈活變更，無(wú)須標(biāo)定；測(cè)量結(jié)果具有高精度、可重復(fù)性、高分辯率；NIVELCO導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量范圍可達(dá)24米，適用的介質(zhì)溫度范圍-50℃∽+250℃，適用的壓力范圍高達(dá)40bar；導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)有多種探頭類(lèi)型和材質(zhì)可供選擇；數(shù)字化顯示和防爆認(rèn)證可供選擇。

5測(cè)量原理

NIVELCO 導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)是依據(jù)時(shí)域反射原理( T D R T i m eDomain Reflectometry)為基礎(chǔ)的雷達(dá)料位計(jì),時(shí)域反射原理首先是用于通訊電纜的故障檢測(cè)，今天我們將導(dǎo)波雷達(dá)料位計(jì)成功應(yīng)用于工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域.

6注意事項(xiàng)

● 雷達(dá)料位計(jì)對(duì)于安裝空間有一定的要求

● 注意介質(zhì)的介電常數(shù)，并依據(jù)介電常數(shù)的大小選擇適合的型號(hào)

7雷達(dá)料位計(jì)測(cè)量原理和主要技術(shù)因素

雷達(dá)料位計(jì)是利用回波測(cè)距原理。發(fā)射天線向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射微波被測(cè)目標(biāo)的微波被接收天線接收，信號(hào)處理器將發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)比較計(jì)算出被測(cè)距離并可算出相應(yīng)的物位值。

微波脈沖來(lái)回傳播時(shí)間t由下式?jīng)Q定:

t=2a/c

式中a一天線到被測(cè)目標(biāo)的距離

c一微波傳播的速度(光速)

由于微波在傳播途徑上有衰減和干擾反射，故測(cè)量的關(guān)鍵是要能接收到反射回波，并識(shí)別出有效回波。接收的回波能量

Pk可用簡(jiǎn)化的雷達(dá)方程表示如下:

Pk=Pt x C x GiGtGr/r4 (2)

式中:Pt:天線輻射功率

C經(jīng)驗(yàn)系數(shù)由經(jīng)驗(yàn)決定

Gi由目標(biāo)表面介電特性及面積決定的反射增益

Gt. Gr天線發(fā)射和接收效率

r天線與目標(biāo)間的距離

從式(2)知:接收的回波能量大小與天線的發(fā)射和接收效率以及天線輻射功率有關(guān)故雷達(dá)料位計(jì)的天線設(shè)計(jì)和形狀很關(guān)鍵關(guān)鍵，現(xiàn)有的天線除號(hào)角天線《喇叭口)和棒狀天線外，還有平面天線和拋物面天線，為用于介電常數(shù)較小的物料，將纜繩作為天線或安裝導(dǎo)波管纜繩和導(dǎo)波管一直延伸到庫(kù)或倉(cāng)底由此來(lái)傳遞發(fā)送和接收的電磁波增強(qiáng)了回波的信號(hào)。

從式《2)還知:接收的回波能量大小與物料表面的介電特性有關(guān)，介電常數(shù)。高，反射率高，得到的回波強(qiáng)度也高:介電常數(shù)。低物料會(huì)吸收部分微波的能量回波強(qiáng)度也較低。通常要求被測(cè)物料的介電常數(shù)。:液體為ε>1.8.固體ε>2.5，水泥廠固體ε>2.5水泥的介電常數(shù)ε為30

在水泥工廠各種固體物料儲(chǔ)存在庫(kù)或倉(cāng)里都存在物料的安息角，回波反射也會(huì)象超聲波一樣存在漫反射，產(chǎn)生干擾回波和假回波通過(guò)軟件可排除干擾回波和假回波，但有效回波強(qiáng)度會(huì)減少很多，故設(shè)計(jì)選型時(shí)要考慮衰減，選里程要留有一定的余量。