雷達物位計在生產中的應用

雷達物位計的基本原理是雷達波由天線發出，抵達液面后反射，被同一天線接收。雷達波往返的時間正比于天線到液面的距離，其運行時間與液位距離關系。
　　L=H——d=H——ct／2式中c一電磁波傳播速度，在真空中為3×10m／s：
　　d一被測介質與天線之間的距離，m;　
　　t_天線發射與接收到發射波的時間差，s：　
　　H一天線距罐底高度，m：
　　L一液位高度，m。　
　　由式（1）可知，只要測得t即可計算得到L。
　　1、雷達物位計工作原理　
　　（1）PUSH脈沖技術：這種技術就是由雷達頭發射一個脈；中信號，并測量從發出到接收回波的時間。這種技術根本上是一種模擬技術。雷達發射脈沖信號，信號從發射到接收的運行時間與雷達傳感器到介質表面的距離及物位成比例。大多數雷達物位計采用這個原理，采用的頻率為5I8～6．3GHz。價格較低、精度一般。雷達的發射角較大，在測量中除液面回波外，還會產生其它干擾回波，難以確認液面回波。抗干擾能力較差，在測固態物料時更會產生各種干擾，因此采用此原理的液位計大多不能用于測固態液位。　
　　（2）調頻連續波技術FMCW（FrequencyModulatedContinueWave）：這種技術不是測量時間。雷達頭發射連續變化的頻率信號，雷達信號被液體表面反射后，天線接收回波。由于信號頻率在改變，回波與信號發射瞬間的頻率不同，該頻率差正比于自雷達頭到液面的距離。FMCW技術就是測量這種頻率差，這是一種數字技術。雷達對物料表面發射連續的變頻波，天線接收回波信號。因為頻率是不斷變化的，因此發射和接收的信號頻率不同，頻率差值與到物料表面的距離成正比。此原理采用更高的頻率，發射角更小，能量更集中，不但測量更遠距離，信噪比高，而且可測低介電常數的介質。內置先進的回波處理軟件，抗干擾能力更強，可測某些固態物料物位，甚至可測粉狀水泥物位。采用此原理的雷達物位計精度更高，性能更優越，但價格比較昂貴。　
　　（3）導波雷達：導波雷達物位計運用TDR原理（時域反射原理），TDR發生器產生一個沿導波桿向下傳送的電磁脈沖波，當遇到此先前傳導介質（空氣或蒸發氣）介電常數大的液體表面時，脈沖波會被反射。用超高速計時電路來計算脈；中波的傳導時間，電磁脈沖波傳輸距離s=vt，從而達到精確液位測量。　
　　2、雷達物位計測量特點　
　　（1）連續準確的測量：雷達式物位計不受溫度、壓力、氣體的影響，與介質表面無接觸，快速且精確地測量不同介質的物位。　
　　（2）安全且節能：雷達式物位計不但可以在高溫高壓下進行測量而且極準確安全且節省能源，雷達式物位計的發射功率只有每平方厘米幾個微瓦，因此可以不受任何限制將其應用于各種場合。在實際應用中，通過金屬外壁就可將雷達信號完全屏蔽。雷達式物位計使用的材料化學性和機械性都相當穩定，而且材料可以再循環利用。　
　　（3）無需維修且可靠性強：雷達波不受干擾，由于雷達式傳感器的各部件均不能被拆開而且沒有機械磨損。所以雷達式物位計可以被應用于各種場合。通過使用高級材料，雷達式物位計對于極復雜的化學和物理條件都很耐用，它可以提供準確可靠且長期穩定的模擬量或數字量物位信號。　
　　（4）幾乎可以測量所有介質：雷達信號是否可以被反射，取決于兩個因素：被測介質的導電性，被測介質的介電常數。所有導電的介質都能很好地反射雷達信號，雷達傳感器可以測量所有介電常數大于1．5的介質（空氣的介電常數是1），盡管介質的導電性不是很好，也能被很準確地測量。　
　　3、工程選型　
　　雷達物位計若選型不合理，干擾回波得不到很好處理，儀表可靠性將會減低。雷達物位計在選型時應考慮如下幾個因素：
　　（1）被測介質的導電性、介電常數：被測介質為導電液體或介電常數在4以上的液體，一般選普通型雷達。介電常數小的液體（介電常數在2以下）和某些導電性固體，因干擾回波多，多采用精密型的雷達或導波式雷達。　
　　（2）應用條件：應用條件一般有平靜液面、輕微波動表面、湍流表面、帶攪拌、有泡沫等幾種情況。條件越復雜，干擾回波越多，所測的實際量程越小。復雜環境應選處理干擾回波能力強的精密型雷達或選尺寸大一些的天線。　　
　　（3）測量精度：普通型雷達精度一般為±10mm，精密型精度達±3ram。根據生產實際需要選型　
　　（4）量程：根據實際需要選型，選天線尺寸。注意復雜環境下，實際量程有所減少。　　
　　（5）天線類型和天線尺寸：天線尺寸越大，所測量程越大，抗干擾能力越強。雷達物位計的天線類型有桿式、喇叭口式、拋物面等。
        ①桿式天線：一般用在強腐蝕的環境中，抗干擾能力弱一些，量程小。
        ②喇叭口天線：抗干擾能力強一些，適合較復雜的環境。喇叭口越大，能量越集中，所測量程更大。③拋物面天線：聚焦效果比喇叭口更強，抗干擾能力最強，量程最大。　
　　（6）電源及輸出信號：電源有220VAC、24VDC，根據需要選用采用兩線制或四線制。輸出信號為4N20mADC或數字信號，根據所需選合適的型號。　
　　4、程安裝
　　雷達物位計的安裝位置是否合適對測量有很大的影響。若安裝位置不合理，將引起干擾回波，使儀表測量不穩定或測量不準確。這種情況需要重新定位，選一最佳位置，使雷達回波質量優化，減少干擾回波。雷達物
　　位計安裝要求：　
　　（1）雷達物位計要垂直于物料表面安裝。使雷達波盡可能反射回去，減少能量損失。　
　　（2）儀表安裝位置離罐壁距離至少30cm，防止罐壁上所裝儀表如溫度元件、料位開關等在雷達束內，引起干擾回波。　
　　（3）物位計不要裝在進料口上方。　
　　（4）儀表不要裝在攪拌器上方，使雷達束內無障礙物，去除干繞源。在實際應用中，一些內裝攪拌器的小型罐，無法達到此要求，可選處理干擾回波能力強的精密型雷達物位計，把干擾回波寄存，使雷達準確識別表面回波。　
　　（5）雷達物位計的天線要伸人罐壁內（喇叭口天線要伸出10ram以上桿式天線要伸出200mm以上）。　　
　　（6）拱形頂罐或臥罐不要把儀表裝　
　　在罐的中心位置，使回波易丟失。　
　　5、行管理　
　　雷達物位計是一種免維護儀表，可長期可靠運行。實際應用中，常見的故障多是有干擾回波引起。
        常見故障及處理方法如下：　
　　（1）儀表無指示：
        處理方法：查電源，查通訊電纜是否正常。　
　　（2）儀表有故障代碼：
        處理方法：
　　清除故障代碼。若清除不了，參照故障代碼列表，進行相應處理或與廠商聯系。　
　　（3）儀表指示不穩定、不正確或無　
　　回波：多數由干擾回波引起。干擾回波處理除選功能強一些的雷達物位計或導波雷達、選最佳安裝位置、選合適的天線類型和稍大的尺寸外，還可選帶處理干擾回波功能強的多回波處理軟件的儀表。具體處理方法有虛假回波抑制、虛假回波寄存。以前的回波分析處理系統是人為地壓縮虛假回波，現通過ECHOFOXER回波處理軟件和模糊邏輯分析所有回波，通過經驗參數和應用條件來確定回波的反射概率，從而確定回波是否有效。通過技術先進的MET多回波跟蹤軟件，進步處理罐內障礙物引起的干擾，使干擾回波與實際表面回波分離開。