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雷达波物位计在工业料位测量中的应用


雷达波物位计在工业料位测量中的应用
雷达波是一种特殊形式的电磁波,雷达波物位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测的。
料位是工业生产中的一个重要参数。料位测量的方法很多。吹气法、静压式、浮球式、重锤式、超声波等几种常用的料位测量仪表,都有各自的特点和应用范围。雷达料位计运用先进的雷达丈量技术,以其优良的性能,尤其是槽罐中有搅拌、温度高、蒸汽大、介质腐蚀性强、易结疤等恶劣的丈量条件下,显示出其卓越的性能,工业生产中发挥着越来越重要的作用。
雷达物位计从测量原理角度分为:脉冲型雷达物位计、调频连续波雷达物位计。
1、脉冲型雷达物位计
雷达物位计天线发射极窄的微波脉冲(例如:6G频率雷达,即:发送一个△t时间(一般为1ns)的脉冲,叠加6GHZ的正弦波信号),这个脉冲以光速在空间传播,碰到被测介质表面,其部分能量被反射回来,被同一天线接收。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔与天线到被测介质表面的距离成正比。
由于其发射脉冲与接收脉冲的时间间隔非常小,一般都采用时间拓展技术,并采用多次测量求平均的方法获得**终结果;这种测量技术决定了其精度为5~10mm。
脉冲雷达由于采用微波脉冲信号,是间断性发射脉冲方式,所以,脉冲雷达可以做到功率比较低,一般为0.5W内。可以很方便的实现本安设计。在设计中大都采用大电容充电方式,等电容充电到一定容量后,进行一次微波脉冲信号发射测量。这种设计方式决定了其在料位变化率比较快的情况下,会出现锁波现象。
1.1智能雷达
智能雷达属于脉冲雷达一种,根据其发射装置大体分为如下几种类型:喇叭口、波导管、四氟棒材。
喇叭口类型,一般用于液体、固体颗粒的测量,其测量距离在0~30米内;罐顶部容许开口比较大的场所。其喇叭口根据其尺寸大体有如下几种:Φ140、Φ200、Φ240等。喇叭口的大小对应其测量的距离:Φ140为15m内,Φ200大体距离20m,Φ240大体距离30m。其具体测量距离与介质的介电常数、现场工况环境有关系。例如:测量介质为金属矿石等,Φ200就可以达到测量距离30m。在如下几种工况:水泥原料仓、粮库、污水、铁矿石、盐碱厂、铝业等可以采用喇叭口类型智能雷达。
波导管类型,用于液位的测量,其测量距离小于6米。测量距离主要取决于波导管太长不易安装、托运等。一般要求罐内液面无大量泡沫,罐内无搅拌(即:液面相对平静)的工况。
四氟棒材类型,其主要应用于环保行业的测量,其测量距离小于8~10m。由于其发射和接收信号全靠四氟棒材,所以,其信号一般很弱,测量距离**好控制在8m内。其一般应用于:食品行业等。
综上所述,对于一般工况:测量精度5mm以上;测量液体介质无大量泡沫、液面无**纹;罐内无大量水蒸气;料位变化速率相对较小等工况时,可以选择价格比较低廉的智能雷达。
1.2缆式雷达
缆式雷达属于脉冲雷达一种,其发射脉冲频率200M~1GHZ,用于固体粉末的测量,其测量距离在0~35米。
一般仅仅用特殊工况,如:水泥厂粉料仓等。罐内烟雾比较大的场所。其安装比较复杂,需要将缆的低端固定于罐底部;同时,需要对罐内进行清仓处理,影响正常生产。所以,除特殊场所(罐内烟雾比较大),不会采用缆式雷达进行物位测量。
由于缆式雷达仍属于脉冲雷达一种,所以其精度为5mm以上。
2、调频连续波型雷达物位计
相对于脉冲回波时间差方式的测量原理,调频连续波型液位雷达采用FMCW(频率调制连续波)体制,可以达到计量级的测量精度。
安装在罐顶液位计通过天线向液面发射经频率调制的电磁波信号,被测表面返回的信号被发射天线接收,并与天线发射的瞬时频率信号比较。由于信号的频率按照一定规律不断变化,因此比较信号频率与天线到液面的直线距离成比例。
综合测量信号与油罐形状参数,进行几何处理,就可以得到**的液位高度和剩余量信息。

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