脈沖波雷達測距技術探討

   非接觸物位測量中，雷達技術的應用近年來獲得快速發展。超聲波物位計中換能器是眼睛，而雷達物位計中高頻頭和天線是眼睛，回波處理是物位計的大腦。雷達物位計繼承了超聲波物位計的回波處理技術。
　 雷達物位計發出的電磁波碰到被測介質被反射，反射回波的質量反映了物位計應用效果?；夭ㄙ|量定義為最小回波幅度(在條件下回波幅度)比最大噪聲幅度(虛假回波、多徑反射波等的幅度)?；夭ㄙ|量數值越大，物位計應用效果越好?！?/span>

　　回波強度主要受以下因素影響

　　傳播介質介電常數越穩定越有利于傳播。雷達波是電磁波，電磁波在傳播過程中不受傳播介質穩定程度的影響，只與其介電常數有關。這是雷達技術與超聲波技術的重大區別。

　　被測介質表面越平整，其介電常數越大越有利于回波反射。

　　所以考慮現場工況時，應特別注意這兩個方面：(1)天線到被測介質間空氣介電常數的分布(2)被測介質的表面狀態及其介電常數。

　　雷達物位計的優點是：不受空氣波動影響，隨距離衰減小，穿透力強。
　　雷達的局限性：1)影響雷達的性能是介電常數，理論上在真空中雷達衰減極小，當空氣中存在對雷達衰減物質，例如：含高介電性的粉塵粉末(石墨，鐵合金等)，水蒸氣很大，測量距離和效果要受影響。2)被測介質的揮發氣體會在天線上聚集，水蒸汽會在天線上聚結，此時，會影響雷達波發射，嚴重時雷達波不能發出。3)被測介質的介電常數不能太小。4)盡管溫度和壓力對雷達影響極小，但雷達天線是由材料做成，雷達可適應溫度和壓力的范圍與使用的材料和密封結構有關。

   雷達物位計目前已成為市場上的主流產品，而低頻率雷達物位計盡管具有價格相對低廉的優點，但在主要應用領域中，屬于逐漸被淘汰的產品。從超聲波物位計的應用中得知，要獲得比較好的回波，換能器工作頻率大約40KHz，波長大約9mm，這時發射波的開角為7°-8°。工作頻率越高，其開角越小，但其量程較小。與超聲波類比，雷達物位計要獲得上述效果的回波，其工作頻率應為26GHz，此時，其波長為11mm。當用口徑為100mm的喇叭時，可獲得7°-8°開角的發射波。若雷達工作頻率是6GHz，則相當于超聲波的工作頻率為10KHz。而工作頻率為10kHz的超聲波物位計在物位測量中各項指標都很不理想，特別不適于固體料位的測量。與低頻率雷達相比，高頻雷達有以下優點：

　　1)高頻雷達物位計(主要指26GHz和24GHz)具有能量高，波束角小(一般Φ95的喇叭天線的波束角為8o，而6GHz低頻脈沖雷達的喇叭天線直徑為Φ246時，波束角為15o)，天線尺寸小，精度高等優點。 
　　2)26GHz雷達波長11mm，6GHz雷達波長50mm，雷達測量散裝料位時，雷達波反射主要來自料面的漫反射，漫反射的強度與物料大小成正比，與波長成反比，而大部份散裝料直徑遠遠小于50mm，這就是為什么目前26GHz雷達是散裝料物位測量的。 
　　3)在一些直徑小高度矮的小罐應用中， 6GHz雷達天線長(300-400mm)無形中增大了盲區(大約600mm)，由于6GHz雷達方向性差(開角大)在小罐中會產生多徑反射；26GHz雷達頻率高頻，天線短，方向性好，克服了6GHz雷達的缺點，適用于小罐測量。 
　　4)由于現場環境惡劣，隨著時間推移，雷達天線會堆積污物、水汽等，26GHz雷達天線小，加天線罩可大大改善污物、水汽影響；6GHz雷達天線大，加天線罩很困難。且儀表較沉重，清理困難。 
　　5)由于26GHz雷達方向性好，很多惡劣工況，可通過簡單隔離，將雷達裝在容器外進行測量。 
目前，26GHz雷達物位計的價格已與6GHz雷達物位計價格相當，這更促進了26GHz雷達物位計的應用。 可以預見，6GHz雷達物位計會大大降低。隨著技術的進步，我們期待更高頻率(如：90GHz)、更小開角(如：2°，3°)、更小體積的雷達物位計的面世。我們將在此領域中不懈地努力，將雷達物位測量。