雷達(dá)液位計(jì)的測量原理

雷達(dá)液位計(jì)采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)液位計(jì)的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比，關(guān)系式如下：

D=CT/2 式中 D——雷達(dá)液位計(jì)到液面的距離 C——光速

T——電磁波運(yùn)行時(shí)間

雷達(dá)液位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達(dá)天線的距離，從而知道液面的液位。 在實(shí)際運(yùn)用中，雷達(dá)液位計(jì)有兩種方式即調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的液位計(jì)，功耗大，須采用四線制，電子電路復(fù)雜。而采用雷達(dá)脈沖波技術(shù)的液位計(jì)，功耗低，可用二線制的24V DC供電，容易實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全，度高，適用范圍更廣。

VEGAPULS雷達(dá)液位計(jì)采用脈沖微波技術(shù)，其天線系統(tǒng)發(fā)射出頻率為6.3GHz、持續(xù)時(shí)間為0.8ns的脈沖波束，接著暫停278ns，在脈沖發(fā)射暫停期間，天線系統(tǒng)將作為接收器，接收反射波，同時(shí)進(jìn)行回波圖像數(shù)據(jù)處理，給出指示和電信號。

2. 雷達(dá)液位計(jì)的特點(diǎn)

(1)雷達(dá)液位計(jì)采用一體化設(shè)計(jì)，無可動部件，不存在機(jī)械磨損，使用壽命長。

(2)雷達(dá)液位計(jì)測量時(shí)發(fā)出的電磁波能夠穿過真空，不需要傳輸媒介，具有不受大氣、蒸氣、罐內(nèi)揮發(fā)霧影響的特點(diǎn)，能用于揮發(fā)的介質(zhì)如粗苯的液位測量。

(3)雷達(dá)液位計(jì)幾乎能用于所有液體的液位測量。電磁波在液位表面反射時(shí)，信號會衰減，當(dāng)信號衰減過小時(shí)，會導(dǎo)致雷達(dá)液位計(jì)無法測到足夠的電磁波信號。導(dǎo)電介質(zhì)能很好地反射電磁波，對VEGAPULS雷達(dá)液位計(jì)，甚至微導(dǎo)電的物質(zhì)也能夠反射足夠的電磁波。介電常數(shù)大于1.5的非導(dǎo)電介質(zhì)(空氣的介電常數(shù)為1.0)也能夠保證足夠的反射波，介電常數(shù)越大，反射信號越強(qiáng)。在實(shí)際應(yīng)用中，幾乎所有的介質(zhì)都能反射足夠的反射波。

(4)采用非接觸式測量，不受罐內(nèi)液體的密度、濃度等物理特性的影響。 (5)測量范圍大，的測量范圍可達(dá)0~35m，可用于高溫、高壓的液位測量。

(6)天線等關(guān)鍵部件采用高質(zhì)量的材料，抗腐蝕能力強(qiáng)，能適應(yīng)腐蝕性很強(qiáng)的環(huán)境。

(7)功能豐富，具有虛假波的學(xué)習(xí)功能。輸入液面的實(shí)際液位，軟件能自動

地標(biāo)識出液面到天線的虛假回波，排除這些波的干擾。

(8)參數(shù)設(shè)定方便，可用液位計(jì)上的簡易操作鍵進(jìn)行設(shè)定，也可用HART協(xié)議的手操器或裝有VEGA Visual Operating軟件的 PC機(jī)在遠(yuǎn)程或直接接在液位計(jì)的通信端進(jìn)行設(shè)定，十分方便。

3. 雷達(dá)液位計(jì)安裝的注意事項(xiàng)

雷達(dá)液位計(jì)能否正確測量，依賴于反射波的信號。如果在所選擇安裝的位置，液面不能將電磁波反射回雷達(dá)天線或在信號波的范圍內(nèi)有干擾物反射干擾波給雷達(dá)液位計(jì)，雷達(dá)液位計(jì)都不能正確反映實(shí)際液位。因此，合理選擇安裝位置對雷達(dá)液位計(jì)十分重要，在安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)雷達(dá)液位計(jì)天線的軸線應(yīng)與液位的反射表面垂直。

(2)罐內(nèi)的攪拌器、罐壁的黏附物和階梯等物體，如果在雷達(dá)液位計(jì)的信號范圍內(nèi)，會產(chǎn)生干擾的反射波，影響液位測量。在安裝時(shí)要選擇合適的安裝位置，以避免這些因素的干擾。

(3)喇叭型的雷達(dá)液位計(jì)的喇叭口要超過安裝孔的內(nèi)表面一定的距離

(>10mm。棒式液位計(jì)的天線要伸出安裝孔，安裝孔的長度不能超過100mm。對于圓型或橢圓型的容器，應(yīng)裝在離中心為1/2R(R為容器半徑)距離的位置，不可裝在圓型或橢圓型的容器的中心處，否則雷達(dá)波在容器壁的多重反射后，匯集于容器的中心處，形成很強(qiáng)的干擾波，會影響準(zhǔn)確測量。

(4)對液位波動較大的容器的液位測量，可采用附帶旁通管的液位計(jì)，以減少液位波動的影響。

安裝完畢以后，可以用裝有VEGA Visual Operating軟件的 PC機(jī)觀察反射波曲線圖，來判斷液位計(jì)安裝是否恰當(dāng)，如不恰當(dāng)，則進(jìn)一步調(diào)整安裝位置，直到滿意為止。

對于有些安裝位置無法避免的干擾波，還可利用VEGAPULS 雷達(dá)液位計(jì)識別虛假波的功能，液位計(jì)能根據(jù)實(shí)際液位標(biāo)識出干擾反射波，并存于雷達(dá)液位計(jì)的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫，使雷達(dá)液位計(jì)在數(shù)據(jù)處理時(shí)能識別這些干擾波，去除這些干擾反射波的影響，保證測量的準(zhǔn)確性。

4. 雷達(dá)液位計(jì)的維護(hù)

雷達(dá)液位計(jì)主要由電子元件和天線構(gòu)成，無可動部件，在使用中的故障極少。使用中偶爾遇到的問題是，貯槽中有些易揮發(fā)的有機(jī)物會在雷達(dá)液位計(jì)的喇叭口或天線上結(jié)晶，對它們只要定期檢查和清理即可，維護(hù)量少。

在日常維護(hù)中，可以用 PC機(jī)遠(yuǎn)程觀察反射波曲線圖，對于后來可能新產(chǎn)生的干擾波，可以利用液位計(jì)有識別虛假波的功能，除去這些干擾反射波的影響，保證準(zhǔn)確測量。