雷達液位計的測量原理及優點特性
雷達液位計主要由雷達探測器(一次表)和雷達顯示儀(二次表)組成。雷達探測器主要由主體、連接法蘭和天線三部分組成。天線分為喇叭型和直接與波導管連接兩種形式。雷達顯示儀提供連接上位計算機的RS-485接口,可以傳遞液位等參數及報警信號,亦可通過上位計算機對智能雷達顯示儀進行控制。
雷達探測器采用的是線性調頻連續波測距原理:天線發射的微波是頻率波線性調制的連續波,當回波被天線接收到時,天線發射頻率已經改變。根據回波與發射波的頻率差可以計算出物料面的距離。FMCW方式測量線路較復雜,從而測量**度較高,同時干擾回波也較易去除,一般用于較**的測量方案。雷達探測器的主體中包括微波信號源、信號處理部分。工作過程中,微波信號源輸出一個波幅恒定的線性調頻的微波信號,其產生的頻率輸出發射頻率隨時間線性增加,增加的斜率為k,當發射出去的連續波遇到液面發射時,發射回來的信號比發射信號滯后了一定時間τ。
根據微波傳播原理知道:
τ=2R/C (1)
式中C是微波在空間中的傳播速度3×108km/s,R是液面距雷達液位儀的距離。
由于回波信號頻率的滯后,使得反射頻率與發射信號頻率之間的差頻為:
f=kτ (2)
將以上兩式合并后可以得到:
R=C×f/2k
顯然R與f是成正比的,反射液面離液位儀的距離越遠所產生的差頻頻率f越大,因此可計算天線到反射面的距離。
信號處理部分則對回波信號與發射信號的混合信號進行處理,通過測量混合信號頻譜,用快速傅立葉變換(FFT)來計算混合信號,從中對混合信號頻譜進行分析,排除掉干擾信號,然后確定天線到反射界面的距離,從而完成測量。
優點特性
雷達液位計采用非接觸式測量方法。非接觸式測量方法是今年來測量物位的主要方法,目前較成熟的非接觸測量技術有超聲波、核輻射和微波。而在化工、石化等過程工業領域,由于被測介質普遍存在高溫、高壓、腐蝕、揮發、冷凝等復雜工況,且對測量儀表有防爆要求。相比與超聲波,微波傳播的自身特點決定了雷達液位計的使用優勢:
1) 定向傳播。
2) 準光學特性。
3) 傳輸特性好。
4) 介質對微波吸收與介質的介電常數成比例。
由其自身特性決定,雷達液位計在使用上具有以下優勢:
1) 連續準確測量:由于雷達液位計不與被測介質接觸,且受溫度、壓力、氣體等影響非常小。
2) 維護方便,操作簡單:雷達液位計具有故障報警及自診斷功能。
3) 適用范圍廣:非接觸式測量,方向性好,傳輸損耗小,可測介質多。
4) 安裝簡單:在各行業應用中,雷達液位計可直接安裝到儲罐頂部,安裝十分簡單。
雷達液位計主要由雷達探測器(一次表)和雷達顯示儀(二次表)組成。雷達探測器主要由主體、連接法蘭和天線三部分組成。天線分為喇叭型和直接與波導管連接兩種形式。雷達顯示儀提供連接上位計算機的RS-485接口,可以傳遞液位等參數及報警信號,亦可通過上位計算機對智能雷達顯示儀進行控制。
雷達探測器采用的是線性調頻連續波測距原理:天線發射的微波是頻率波線性調制的連續波,當回波被天線接收到時,天線發射頻率已經改變。根據回波與發射波的頻率差可以計算出物料面的距離。FMCW方式測量線路較復雜,從而測量**度較高,同時干擾回波也較易去除,一般用于較**的測量方案。雷達探測器的主體中包括微波信號源、信號處理部分。工作過程中,微波信號源輸出一個波幅恒定的線性調頻的微波信號,其產生的頻率輸出發射頻率隨時間線性增加,增加的斜率為k,當發射出去的連續波遇到液面發射時,發射回來的信號比發射信號滯后了一定時間τ。
根據微波傳播原理知道:
τ=2R/C (1)
式中C是微波在空間中的傳播速度3×108km/s,R是液面距雷達液位儀的距離。
由于回波信號頻率的滯后,使得反射頻率與發射信號頻率之間的差頻為:
f=kτ (2)
將以上兩式合并后可以得到:
R=C×f/2k
顯然R與f是成正比的,反射液面離液位儀的距離越遠所產生的差頻頻率f越大,因此可計算天線到反射面的距離。
信號處理部分則對回波信號與發射信號的混合信號進行處理,通過測量混合信號頻譜,用快速傅立葉變換(FFT)來計算混合信號,從中對混合信號頻譜進行分析,排除掉干擾信號,然后確定天線到反射界面的距離,從而完成測量。
優點特性
雷達液位計采用非接觸式測量方法。非接觸式測量方法是今年來測量物位的主要方法,目前較成熟的非接觸測量技術有超聲波、核輻射和微波。而在化工、石化等過程工業領域,由于被測介質普遍存在高溫、高壓、腐蝕、揮發、冷凝等復雜工況,且對測量儀表有防爆要求。相比與超聲波,微波傳播的自身特點決定了雷達液位計的使用優勢:
1) 定向傳播。
2) 準光學特性。
3) 傳輸特性好。
4) 介質對微波吸收與介質的介電常數成比例。
由其自身特性決定,雷達液位計在使用上具有以下優勢:
1) 連續準確測量:由于雷達液位計不與被測介質接觸,且受溫度、壓力、氣體等影響非常小。
2) 維護方便,操作簡單:雷達液位計具有故障報警及自診斷功能。
3) 適用范圍廣:非接觸式測量,方向性好,傳輸損耗小,可測介質多。
4) 安裝簡單:在各行業應用中,雷達液位計可直接安裝到儲罐頂部,安裝十分簡單。



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