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雷達波物位計在工業(yè)料位測量中的應用
雷達波物位計在工業(yè)料位測量中的應用
雷達波是一種特殊形式的電磁波，雷達波物位計利用了電磁波的特殊性能來進行料位檢測的。
料位是工業(yè)生產(chǎn)中的一個重要參數(shù)。料位測量的方法很多。吹氣法、靜壓式、浮球式、重錘式、超聲波等幾種常用的料位測量儀表，都有各自的特點和應用范圍。雷達料位計運用先進的雷達丈量技術，以其優(yōu)良的性能，尤其是槽罐中有攪拌、溫度高、蒸汽大、介質(zhì)腐蝕性強、易結(jié)疤等惡劣的丈量條件下，顯示出其的性能，工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。
雷達物位計從測量原理角度分為：脈沖型雷達物位計、調(diào)頻連續(xù)波雷達物位計。
1、脈沖型雷達物位計
雷達物位計天線發(fā)射極窄的微波脈沖（例如：6G頻率雷達，即：發(fā)送一個△t時間（一般為1ns）的脈沖，疊加6GHZ的正弦波信號），這個脈沖以光速在空間傳播，碰到被測介質(zhì)表面，其部分能量被反射回來，被同**線接收。發(fā)射脈沖與接收脈沖的時間間隔與天線到被測介質(zhì)表面的距離成正比。
由于其發(fā)射脈沖與接收脈沖的時間間隔非常小，一般都采用時間拓展技術，并采用多次測量求平均的方法獲得**終結(jié)果；這種測量技術決定了其精度為5~10mm。
脈沖雷達由于采用微波脈沖信號，是間斷性發(fā)射脈沖方式，所以，脈沖雷達可以做到功率比較低，一般為0.5W內(nèi)。可以很方便的實現(xiàn)本安設計。在設計中大都采用大電容充電方式，等電容充電到一定容量后，進行一次微波脈沖信號發(fā)射測量。這種設計方式?jīng)Q定了其在料位變化率比較快的情況下，會出現(xiàn)鎖波現(xiàn)象。
1.1智能雷達
智能雷達屬于脈沖雷達一種，根據(jù)其發(fā)射裝置大體分為如下幾種類型：喇叭口、波導管、四氟棒材。
喇叭口類型，一般用于液體、固體顆粒的測量，其測量距離在0~30米內(nèi)；罐頂部容許開口比較大的場所。其喇叭口根據(jù)其尺寸大體有如下幾種：Φ140、Φ200、Φ240等。喇叭口的大小對應其測量的距離：Φ140為15m內(nèi)，Φ200大體距離20m，Φ240大體距離30m。其具體測量距離與介質(zhì)的介電常數(shù)、現(xiàn)場工況環(huán)境有關系。例如：測量介質(zhì)為金屬礦石等，Φ200就可以達到測量距離30m。在如下幾種工況：水泥原料倉、糧庫、污水、鐵礦石、鹽堿廠、鋁業(yè)等可以采用喇叭口類型智能雷達。
波導管類型，用于液位的測量，其測量距離小于6米。測量距離主要取決于波導管太長不易安裝、托運等。一般要求罐內(nèi)液面無大量泡沫，罐內(nèi)無攪拌（即：液面相對平靜）的工況。
四氟棒材類型，其主要應用于環(huán)保行業(yè)的測量，其測量距離小于8~10m。由于其發(fā)射和接收信號全靠四氟棒材，所以，其信號一般很弱，測量距離**好控制在8m內(nèi)。其一般應用于：食品行業(yè)等。
綜上所述，對于一般工況：測量精度5mm以上；測量液體介質(zhì)無大量泡沫、液面無**紋；罐內(nèi)無大量水蒸氣；料位變化速率相對較小等工況時，可以選擇價格比較低廉的智能雷達。
1.2纜式雷達
纜式雷達屬于脈沖雷達一種，其發(fā)射脈沖頻率200M~1GHZ，用于固體粉末的測量，其測量距離在0~35米。
一般僅僅用特殊工況，如：水泥廠粉料倉等。罐內(nèi)煙霧比較大的場所。其安裝比較復雜，需要將纜的低端固定于罐底部；同時，需要對罐內(nèi)進行清倉處理，影響正常生產(chǎn)。所以，除特殊場所（罐內(nèi)煙霧比較大），不會采用纜式雷達進行物位測量。
由于纜式雷達仍屬于脈沖雷達一種，所以其精度為5mm以上。
2、調(diào)頻連續(xù)波型雷達物位計
相對于脈沖回波時間差方式的測量原理，調(diào)頻連續(xù)波型液位雷達采用FMCW（頻率調(diào)制連續(xù)波）體制，可以達到計量級的測量精度。
安裝在罐頂液位計通過天線向液面發(fā)射經(jīng)頻率調(diào)制的電磁波信號，被測表面返回的信號被發(fā)射天線接收，并與天線發(fā)射的瞬時頻率信號比較。由于信號的頻率按照一定規(guī)律不斷變化，因此比較信號頻率與天線到液面的直線距離成比例。
綜合測量信號與油罐形狀參數(shù)，進行幾何處理，就可以得到準確的液位高度和剩余量信息。
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