导波雷达液位计的原理及应用.pdf

. 导波雷达料位计的原理及应用 导波雷达料位计的原理及应用 一、导波雷达料位计概述 料位是工业生产中的一个重要参数。料位测量的方法很多，针对不同的工况和介 质可以使用不同测量原理的料位计，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。导波雷达料位计运用 先进的雷达测量技术，以其优良的性能，尤其是在槽罐中有搅拌、温度高、蒸汽 大、介质腐蚀性强、易结疤等恶劣的测量条件下，显示出其卓越的性能，在工业 生产中发挥着越来越重要的作用。 二、原理及技术性能 雷达波是一种特殊形式的电磁波，导波雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进 行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似，传播速度相当于光速。其频率为 300MHz-3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被 反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。 雷达波的频率越高，发射角越小，单位面积上能量（磁通量或场强）越大，波的 衰减越小，导波雷达料位计的测量效果越好。 １. 导波雷达料位计的基本原理 导波雷达料位计组成： 它主要由发射和接收装置、 信号处理器、 天线、操作面板、 显示、故障报警等几部分组成。 发射－反射－接收是导波雷达料位计工作的基本原理。雷达传感器的天线以波束 的形式发射最小 5.8GHz 的雷达信号。反射回来的信号仍由天线接收，雷达脉冲信 号从发射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离以及物位成比例。 . . 即： h=?H–vt/2? 式中 ?h 为料位； H为槽高； ?v 为雷达波速度； t 为雷达波发射到接收的间隔时间； ２. 导波雷达料位计测量料位的先进技术： ( １) 回波处理新技术的应用 从导波雷达料位计的测量原理可以知道， 导波雷达料位计是通过处理雷达波从探 头发射到介质表面然后返回到探头的时间来测量料位的， 在反射信号中混合有许 多干扰信号，所以，对真实回波的处理和对各种虚假回波的识别技术就成为导波 雷达料位计能够准确测量的关键因素。 ( ２) 测量数据处理： 由于液面波动和随机噪声等因素的影响，检测信号中必然混有大量噪声。为了提 高检测的准确度，必须对检测信号进行处理，尽可能消除噪声。 经过大量的实验验证，采用数据平滑方法可以达到满意的效果。此方法也可有效 的克服罐内搅拌器对测量的影响。 ( ３) 导波雷达料位计的特点： 由于导波雷达料位计采用了上述先进的回波处理和数据处理技术，加上雷达波本 身频率高，穿透性能好的特点，所以，导波雷达料位计具有比接触式料位计和同 类非接触料位计更加优良的性能。 ①可在恶劣条件下连续准确地测量。 ②操作简单，调试方便。 ③准确安全且节省能源。 ④无需维修且可靠性强。 ⑤几乎可以测量所有介质。 . . 三、安装应注意的问题 （１）当测量液态物料时，传感器的轴线和介质表面保持垂直；当测量固态物料 时，由于固体介质会有一个堆角，传感器要倾斜一定的角度。 （２）尽量避免在发射角内有造成假反射的装置。特别要避免在距离天线最近的 1/3 锥形发射区内有障碍装置（因为障碍装置越近，虚假反射信号越强）。若实在 避免不了，建议用一个折射板将过强的虚假反射信号折射走。这样可以减小假回 波的能量密度，使传感器较容易地将虚假信号滤出。 （３）要避开进料口，以免产生虚假反射。 （４）传感器不要安装在拱形罐的中心处 （否则传感器收到的虚假回波会增强） ， 也不能距离罐壁很近安装，最佳安装位置在容器半径的１／２处。 （５）要避免安装在有很强涡流的地方。如：由于搅拌或很强的化学反应等，建 议采用导波管或旁通管测量。 （６）若传感器安装在接管上，天线必须从接管伸出来。喇叭口天线伸出接管至 少１０ mm。棒式天线接管长度最大 100 或 250mm。接管直径最小 250mm。可以采取 加大接管直径的方法，以减少由于接管产生的干扰回波。 （７）关于导波管天线：导波管内壁一定要光滑，下面开口的导波管必须达