1基本內容

雷達料位計

　　 一、 基本原理

　　雷達波是一種特殊形式的電磁波，雷達料位計利用了電磁波的特殊性能來進行料位檢測。電磁波的物理特性與可見光相似，傳播速度相當于光速。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，被測介質導電性越好或介電常數越大，回波信號的反射效果越好。

　　雷達波的頻率越高，發射角越小，單位面積上能量（磁通量或場強）越大，波的衰減越小，雷達料位計的測量效果越好。

　　發射－反射－接收是雷達式料位計工作的基本原理。雷達傳感器的天線以波束的形式發射最小5.8GHz的雷達信號。反射回來的信號仍由天線接收，雷達脈沖信號從發射到接收的運行時間與傳感器到介質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為雷達波速度；t為雷達波發射到接收的間隔時間

　　二、雷達料位計測量料位的*技術：

　　(１)回波處理新技術的應用

　　從雷達料位計的測量原理可以知道，雷達料位計是通過處理雷達波從探頭發射到介質表面然后返回到探頭的時間來測量料位的，在反射信號中混合有許多干擾信號，所以，對真實回波的處理和對各種虛假回波的識別技術就成為雷達料位計能夠準確測量的關鍵因素。

　　(２)測量數據處理：

　　由于液面波動和隨機噪聲等因素的影響，檢測信號中必然混有大量噪聲。為了提高檢測的準確度，必須對檢測信號進行處理，盡可能消除噪聲。

　　經過大量的實驗驗證，采用數據平滑方法可以達到滿意的效果。此方法也可有效的克服罐內攪拌器對測量的影響。

　　(３)雷達料位計的特點：

　　由于雷達料位計采用了上述*的回波處理和數據處理技術，加上雷達波本身頻率高，穿透性能好的特點，所以，雷達料位計具有比接觸式料位計和同類非接觸料位計更加優良的性能。

　　①可在惡劣條件下連續準確地測量。

　　②操作簡單，調試方便。

　　③準確安全且節省能源。

　　④無需維修且可靠性強。

　　⑤幾乎可以測量所有介質。

　　三、安裝應注意的問題

　　（１）當測量液態物料時，傳感器的軸線和介質表面保持垂直；當測量固態物料時，由于固體介質會有一個堆角，傳感器要傾斜一定的角度。

　　（２）盡量避免在發射角內有造成假反射的裝置。特別要避免在距離天線最近的1/3錐形發射區內有障礙裝置（因為障礙裝置越近，虛假反射信號越強）。若實在避免不了，建議用一個折射板將過強的虛假反射信號折射走。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濾出。

　　（３）要避開進料口，以免產生虛假反射。

　　（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增強），也不能距離罐壁很近安裝，安裝位置在容器半徑的１／２處。

　　（５）要避免安裝在有很強渦流的地方。如：由于攪拌或很強的化學反應等，建議采用導波管或旁通管測量。

　　（６）若傳感器安裝在接管上，天線必須從接管伸出來。喇叭口天線伸出接管至少１０mm。棒式天線接管長度100或250mm。接管直徑最小250mm。可以采取加大接管直徑的方法，以減少由于接管產生的干擾回波。

　　（７）關于導波管天線：導波管內壁一定要光滑，下面開口的導波管必須達到需要的液位，這樣才能在管道中進行測量。傳感器的類型牌要對準導波管開孔的軸線。若被測介電常數小于４，需在導波管末端安裝反射板，或將導波管末端彎成一個彎度，將容器底的反射回波折射走。

　　四、應用中存在的問題及解決方法

　　有些工況下所使用的雷達料位計，因為傳感器安裝位置不當及條件所致，出現了一些問題，下面將對一些使用中的問題提出解決方案,供大家參考。

　　1．探頭結疤和頻繁故障的解決方法

　　個辦法是將探頭安裝位置提高，但是有時候安裝條件限制，不能提高的情況下，就應采用將料位測量值與該槽的泵聯鎖的辦法，解決這一難題：將料位設定值減小0.5m左右，當料位達到該值時，即可停進料泵或開啟出料泵。

　　2．雷達料位計被淹相應的改進辦法

　　解決這種問題的辦法是將雷達料位計改為導波管式測量。仍在原開孔處安裝導波管式雷達料位計，導波管高于排汽管0.2m左右， 這樣一來，即使出現料漿從排汽管溢出的惡劣工況，也不會使料位計天線被料漿淹沒，而且避免了攪拌器渦流的干擾及大量蒸汽從探頭處冒出，減少了對探頭的損害，同時由于導波管聚焦效果好，接收的雷達波信號更強，取得了很好的測量效果。使用導波管測量方式，可以改善表計測量條件，提高儀表測量性能,具有很高的推廣應用價值。

　　3．關于泡沫對測量的影響：

　　干泡沫和濕泡沫能將雷達波反射回來，對測量無影響；中性泡沫則會吸收和擴散雷達波，因而嚴重影響回波的反射甚至沒有回波。當介質表面為稠而厚的泡沫時，測量誤差較大或無法測量，在這種工況下，雷達料位計不具有優勢，這是其應用的局限性。

　　4．對于天線結疤的處理：

　　介電常數很小的掛料在干燥狀態下對測量無影響，而介電常數很高的掛料則對測量有影響。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疤，但在清洗期間不能進行料位測量。

2應用范圍

雷達料位計適用于酸堿儲罐、漿料儲罐、固體顆粒、小型儲油罐。各類導電、非導電介質、腐蝕性介質。如煤倉、灰倉、油罐、酸罐等

3技術優勢

雷達料位計的技術優勢：雷達料位計對液體、顆粒及漿料連續物位測量。測量不受介質變化、溫度變化、惰性氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。雷達料位計的精度為5mm，量程60米，耐250度高溫、40公斤高壓，雷達料位計適用于爆炸危險區域。

4產品特點

NIVELCO 導波雷達料位計是測量料位的方法;導波雷達料位計測量不受罐體形狀的影響；也不受介電常數、溫度、壓力與密度的影響；導波雷達料位計的測量長度可以靈活變更，無須標定；測量結果具有高精度、可重復性、高分辯率；NIVELCO導波雷達料位計的測量范圍可達24米，適用的介質溫度范圍-50℃∽+250℃，適用的壓力范圍高達40bar；導波雷達料位計有多種探頭類型和材質可供選擇；數字化顯示和防爆認證可供選擇。

5測量原理

NIVELCO 導波雷達料位計是依據時域反射原理( T D R T i m eDomain Reflectometry)為基礎的雷達料位計,時域反射原理首先是用于通訊電纜的故障檢測，今天我們將導波雷達料位計成功應用于工業測量領域.

6注意事項

● 雷達料位計對于安裝空間有一定的要求

● 注意介質的介電常數，并依據介電常數的大小選擇適合的型號

7雷達料位計測量原理和主要技術因素

雷達料位計是利用回波測距原理。發射天線向被測目標發射微波被測目標的微波被接收天線接收，信號處理器將發射信號與接收信號比較計算出被測距離并可算出相應的物位值。

微波脈沖來回傳播時間t由下式決定:

t=2a/c

式中a一天線到被測目標的距離

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，故測量的關鍵是要能接收到反射回波，并識別出有效回波。接收的回波能量

Pk可用簡化的雷達方程表示如下:

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

式中:Pt:天線輻射功率

C經驗系數由經驗決定

Gi由目標表面介電特性及面積決定的反射增益

Gt. Gr天線發射和接收效率

r天線與目標間的距離

從式(2)知:接收的回波能量大小與天線的發射和接收效率以及天線輻射功率有關故雷達料位計的天線設計和形狀很關鍵關鍵，現有的天線除號角天線《喇叭口)和棒狀天線外，還有平面天線和拋物面天線，為用于介電常數較小的物料，將纜繩作為天線或安裝導波管纜繩和導波管一直延伸到庫或倉底由此來傳遞發送和接收的電磁波增強了回波的信號。

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，介電常數。高，反射率高，得到的回波強度也高:介電常數。低物料會吸收部分微波的能量回波強度也較低。通常要求被測物料的介電常數。: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ε為30

在水泥工廠各種固體物料儲存在庫或倉里都存在物料的安息角，回波反射也會象超聲波一樣存在漫反射，產生干擾回波和假回波通過軟件可排除干擾回波和假回波，但有效回波強度會減少很多，故設計選型時要考慮衰減，選里程要留有一定的余量。