雷達物位計的工作原理及適用范圍

　　一、工作原理：

　　導波雷達物位計是一種微波物位計，它是微波（雷達）定位技術的一種運用。它是通過一個可以發(fā)射能量波（一般為脈沖信號）的裝置發(fā)射能量波，能量波在波導管中傳輸，能量波遇到障礙物反射，反射的能量波由波導管傳輸至接收裝置，再由接收裝置接收反射信號。根據(jù)測量能量波運動過程的時間差來確定物位變化情況。由電子裝置對微波信號進行處理，zui終轉化成與物位相關的電信號。

　　能量輻射水平低，該設備使用能量波的是脈沖能量波（頻率一般比智能雷達物位計低）。一般脈沖能量波的zui大脈沖能量為1mW左右（平均功率為1μW左右），不會對其他設備以及人員造成輻射傷害。

　　二、適用范圍及特點：

　　導波微波物位儀表用于對液體、漿料及顆粒料等介電常數(shù)比較小的介質的進行接觸連續(xù)測量，適用于溫度、壓力變化大、有惰性氣體或蒸汽存在的場合。

　　（1） 雷達物位計 采用一體化設計，無可動部件，不存在機械磨損，使用壽命長。

　　（2）雷達物位計測量時發(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、槽內(nèi)揮發(fā)霧影響的特點，能用于揮發(fā)的介質如粗苯的液位測量。

　　（3）雷達物位計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，信號會衰減，當信號衰減過小時，會導致雷達液位計無法測到足夠的電磁波信號。導電介質能很好地反射電磁波，對MAT雷達液位計，甚至微導電的物質也能夠反射足夠的電磁波。介電常數(shù)大于1.5的非導電介質（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。在實際應用中，幾乎所有的介質都能反射足夠的反射波。

　　（4）采用非接觸式測量，不受槽內(nèi)液體的密度、濃度等物理特性的影響。

　　（5）測量范圍大，zui大的測量范圍可達0~35m，可用于高溫、高壓的液位測量。

　　（6）天線等關鍵部件采用高質量的材料，抗腐蝕能力強，能適應腐蝕性很強的環(huán)境。

　　（7）功能豐富，具有虛假波的學習功能。輸入液面的實際液位，軟件能自動地標識出液面到天線的虛假回波，排除這些波的干擾。

　　（8）參數(shù)設定方便，可用液位計上的簡易操作鍵進行設定，也可用HART協(xié)議的手操器或裝有MAT軟件的 PC機在遠程或直接接在液位計的通信端進行設定，十分方便。

　　MAT雷達物位計的原理

　　雷達物位計采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達液位計的天線發(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)射到接收的時間與到液面的距離成正比，關系式如下：
　　D=CT/2
　　式中 D——雷達液位計到液面的距離；C——光速；T——電磁波運行時間。

　　雷達物位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達天線的距離，從而知道液面的液位。


　　三、雷達 液位計 安裝的留意事項

　　雷達液位計能否準確丈量，依靠于反射波的信號。假如在所選擇安裝的位置，液面不能將電磁波反射回雷達天線或在信號波的范圍內(nèi)有干擾物反射干擾波給雷達液位計，雷達液位計都不能準確反映實際液位。因此，公道選擇安裝位置對雷達液位計十分重要，在安裝時應留意以下幾點：

　　（1）雷達物位計天線的軸線應與液位的反射表面垂直。

　　（2）槽內(nèi)的攪拌閥、槽壁的黏附物和蹊徑等物體，假如在雷達液位計的信號范圍內(nèi)，會產(chǎn)生干擾的反射波，影響液位丈量。在安裝時要選擇合適的安裝位置，以避免這些因素的干擾。

　　（3）喇叭型的雷達液位計的喇叭口要超過安裝孔的內(nèi)表面一定的間隔（>10mm）。棒式液位計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，應裝在離中央為1/2R（R為容器半徑）間隔的位置，不可裝在圓型或橢圓型的容器頂?shù)闹醒胩帲駝t雷達波在容器壁的多重反射后，匯集于容器頂?shù)闹醒胩帲纬珊軓姷母蓴_波，會影響正確丈量。

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

　　安裝完畢以后，可以用裝有MAT軟件的 PC機觀察反射波曲線圖，來判定液位計安裝是否恰當，如不恰當，則進一步調(diào)整安裝位置，直到滿足為止。

　　在我公司的貯槽中，zui初我們選擇雷達液位計安裝于離槽壁大約300mm的位置，用PC機觀察反射波曲線圖如圖2a所示，在反射波前有一很強的干擾波，造成這種干擾波的主要原因可能是槽壁上的積垢。為避免這些因素的影響，我們選擇在距天線和支撐柱間隔各為1000mm的位置如圖1b所示，用裝有MAT軟件的 PC機觀察反射波曲線圖如圖2b所示，降低了干擾波的強度，有效地去除了干擾波的影響。

　　對于有些安裝位置無法避免的干擾波如圖2b的干擾波，還可利用MAT雷達物位計識別虛假波的功能，液位計能根據(jù)實際液位標識出干擾反射波，并存于雷達液位計的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫，使雷達液位計在數(shù)據(jù)處理時能識別這些干擾波，去除這些干擾反射波的影響，保證丈量的正確性。

　　四、雷達物位計的維護

　　雷達無誒及主要由電子元件和天線構成，無可動部件，在使用中的故障極少。使用中偶然碰到的題目是，貯槽中有些易揮發(fā)的有機物會在雷達液位計的喇叭口或天線上結晶，對它們只要按期檢查和清理即可，維護量少。

　　在日常維護中，可以用PC機（裝有MAT軟件）遠程觀察反射波曲線圖，對于后來可能新產(chǎn)生的干擾波，可以利用液位計有識別虛假波的功能，除去這些干擾反射波的影響，保證正確丈量。