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雷达物位计原理


文章日期:2019-07-30|阅读数:


雷达物位计作为一种常见的物位仪表产品,经常用于对各种金属、非金属容器或管道内的液体、浆料及颗粒料的物位测量。
 
雷达物位计原理
 
按照微波的波形,非接触式雷达物位计又可分为脉冲雷达物位计和调频连续波雷达物位计。而接触式雷达物位计主要有导波雷达物位计,下面就结合这几种常见雷达物位计原理
 
1、导波雷达物位计
 
导波雷达发出高频微波脉冲沿着探测组件(钢索或者钢管)传播,当遇到被测介质时,由于介电常数突变,引起发射,一部分脉冲能量被反射回来。发射脉冲与反射回来的脉冲的时间间隔与被测介质的距离成正比。通过雷达物位计记录的发射脉冲与接收脉冲的时间,可以推算出实际的物位值。
 
2、脉冲雷达物位计
 
脉冲雷达物位计通过发射微波脉冲,脉冲以光速(在空气中)传播,在碰到被测介质表面(介电常数必须大于传播介质的介电常数)后,部分微波被反射回来(反射量取决于料面平整度/介电常数大小),被同一天线接收,介质的反射量(率)越大,信号就越强,越好测量;反射量(率)越小,信号就越弱,越容易受干扰。通过准确的识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔△t,可以进一步计算出天线到达被测介质表面的距离D。
 
3、调频连续波雷达物位计
 
FMCW雷达用24GHZ作为测量基频(载频),2GHZ为调节频宽,整个扫描时间为7ms,完成一次线性扫描,信号发射后,经过一定的时间延迟后,接收到回波信号。在线性扫频中产生的时间差,与液位距离呈正比例,由于有许多反射波,将所有的回波时间进行快速傅立叶(FFT)变换,将时间信号转换成有一定能量的频谱,比较高和比较陡的视频谱信号为有用信号。
 
雷达物位计的优势
 
雷达物位计应用非常广泛,深受用户青睐,这是由其所具有的独特优势决定的。总体来说,雷达物位计的优势主要有以下几点:
 
一、可测量固体和液体
 
雷达物位计之所以叫做“物位计”,就是因为其可以对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量,这一优势在一定程度上扩大了其应用的范围。
 
二、具有很强的通用性
 
不同于其他物位计,雷达物位计不受粉尘、温度、压力的影响,可以很好地应用于有惰性气体及蒸汽存在的场合。
 
三、采用非接触式测量法
 
雷达物位计的信号从天线发出,遇到被测介质表面后反射回波,回波又被天线接收,所以雷达物位计不用与被测介质接触即可测量其物位情况,这使得雷达物位计能够用于测量腐蚀性较强的物料,并且丝毫不受影响。
 
四、其他优势
 
雷达物位计对人体及环境均无伤害,且不受介质比重和介电常数变化的影响,不需要现场调校,具有较长的使用寿命。
 
雷达物位计与超声波物位计相比有哪些优势
 
1.安装上:由于频率和天线尺寸的关系,采用更高频率的雷达物位计天线尺寸小,雷达物位计容易安装;
 
2.精度上:雷达物位计比超声波物位计更好;
 
3.测量盲区上:雷达测量盲区相对超声波更小;
 
4.承受力上:相比采用机械波的超声波物位计,雷达基本不受真空、空气中的水蒸气、粉尘(石墨、铁合金等高介电性的粉尘除外)、温度压力变化影响;
 
5.反射率上:由于雷达频率更高,因此波长更短,对倾斜的固体表面有更好的反射;
 
6.抗干扰上: 由于雷达频率更高,因此雷达波束角小,能量集中,增强回波能力同时又有利于避开干扰物。
 


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