隨著傳感器及軟件技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)90年代末，工業(yè)測(cè)控開(kāi)始逐漸使用雷達(dá)測(cè)距技術(shù)。
它抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量準(zhǔn)確。雷達(dá)的微波技術(shù)較早應(yīng)用于軍工，隨著微波技術(shù)的不斷發(fā)展，雷達(dá)技術(shù)已在通信及工業(yè)測(cè)控中廣泛應(yīng)用。
通過(guò)對(duì)不同微波頻率段的研究，在工業(yè)生產(chǎn)中形成一套有效的雷達(dá)測(cè)距技術(shù)的解決方案。
微波又叫電磁波，頻率范圍為300MHz300GHz，傳播速度為3xlOBm/s，其穿透力強(qiáng)，傳播速度不受粉塵、蒸汽影響，衰減也很小，物料的溫度、壓力、密度幾乎不影響其測(cè)量的準(zhǔn)確性。
工業(yè)雷達(dá)利用微波的吸收和反射原理，根據(jù)被測(cè)量介質(zhì)的介電常數(shù)來(lái)界定雷達(dá)的使用形式，分為不同微波頻率段的微波雷達(dá)儀表；
其中有300MHz一1.5GHz的導(dǎo)波纜式雷達(dá)(接觸式)、6GHz的非接觸式雷達(dá)及26GHz小角度的高頻非接觸雷達(dá)。
我們?cè)谑褂脮r(shí)是根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的物理狀態(tài)(比如蒸汽、粉塵、吸附、溫度、壓力、酸堿性)來(lái)確定哪種形式的雷達(dá)儀表測(cè)量有效準(zhǔn)確和免維護(hù)。
雷達(dá)是可以穿透被測(cè)介質(zhì)的，空氣的介電常數(shù)。=1，水的。=4一88,1000C時(shí)水。=55.1，水蒸氣。=1.00785,碳酸鈣。=6.1-9.1，煤(粉末、精細(xì))。=2一4。
因此，微波對(duì)被檢測(cè)介質(zhì)是有一定要求的。使用哪種頻率段的微波和使用哪種形式測(cè)量效果更好是我們需要探索的，同時(shí)要消除由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝情況給雷達(dá)帶來(lái)不穩(wěn)定的因素。
雷達(dá)儀表是靠檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)反射回波從而檢測(cè)出液位的高度的。被檢測(cè)介質(zhì)水的介電常數(shù)。
為50}80，微波很難被吸收，因此檢測(cè)的效果是很明顯的。微波的傳輸速度為光速，因此壓力和溫度對(duì)微波穿射速度的影響非常小；
可以忽略，它是一種很理想的檢測(cè)工具。與一般儀器測(cè)量不同的特點(diǎn)
在吸收塔、己二酸池中，水流比較湍急，容易造成接觸式儀表在長(zhǎng)期使用中由于磨損而發(fā)生故障。
被測(cè)介質(zhì)有一定酸性或堿性，長(zhǎng)期浸泡在這種液體中，金屬的氧化速度會(huì)加快，因此，接觸式儀表不適用，應(yīng)選擇非接觸儀表。
非接觸的液位儀表有超聲波式液位和雷達(dá)式液位兩種。
超聲波式液位儀表的檢測(cè)液位高度是靠變送器前面的換能器發(fā)出聲納波反射測(cè)量的，影響該聲納速度的外界條件很多，上傳的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。
儀表對(duì)聲納波的接收是不容易識(shí)別的，因此它不太適應(yīng)。
6GHz雷達(dá)液位儀表的優(yōu)越性比較突出。雷達(dá)的天線材料有PP,PVDF,PTFE多種材質(zhì)，可以滿足不同介質(zhì)、酸堿液體的帶壓測(cè)量。
由于水的反射性太好，因此安裝時(shí)也比較簡(jiǎn)單。
水蒸氣本身是水，在蒸汽較大時(shí)水蒸氣會(huì)把微波反射回去，會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)不到液面等情況。因此，在選擇雷達(dá)液位儀表時(shí)這點(diǎn)必須謹(jǐn)慎。
如果出現(xiàn)類似的液位測(cè)量，應(yīng)該根據(jù)微波的特性選擇不同頻率段的雷達(dá)儀表來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
應(yīng)選擇低頻、波長(zhǎng)較長(zhǎng)的雷達(dá)儀表，比如6GHz的微波頻率。雷達(dá)液位儀表的反應(yīng)時(shí)間很快，抗干擾能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是測(cè)量數(shù)據(jù)容易突變。
為了避免出現(xiàn)數(shù)值的突變與跳動(dòng)，安裝時(shí)應(yīng)回避出人水口，池、槽中間有攪拌和抽水泵時(shí)應(yīng)選擇水流相對(duì)平穩(wěn)的工作區(qū)。
雷達(dá)物位計(jì)用于對(duì)液體、漿料及顆粒料的物位進(jìn)行非接觸連續(xù)測(cè)量，適用于溫度、壓力變化大、有惰性氣體或蒸汽存在的場(chǎng)合。它采用微波脈沖(PTOF)的測(cè)量方法，并可在工業(yè)頻率波段范圍內(nèi)正常工作。波束能量低，可安裝于各種金屬、非金屬容器或管道內(nèi)，對(duì)人體及環(huán)境均無(wú)傷害。
雷達(dá)物位計(jì)如何延長(zhǎng)使用壽命：
1、儀表在室外安裝建議加裝遮陽(yáng)板以延長(zhǎng)儀表使用壽命。
2、電線、電纜保護(hù)管，要注意密封防止積水。
3、儀表雖然自身帶有防雷器件，但儀表在多雷地區(qū)使用時(shí)，建議在儀表的進(jìn)出線端另外安裝專用的防雷裝置。
4、儀表在特別炎熱、寒冷的地方使用，即周圍環(huán)境溫度有可能超出儀表的工作要求時(shí)，建議在液位儀周圍加設(shè)防高、低溫裝置。
雷達(dá)物位計(jì)可發(fā)出高頻率微波，沿著探桿傳播，由于遇到被測(cè)介質(zhì)，介電常數(shù)突變，引起反射。發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間間隔與被測(cè)量介質(zhì)的距離成正比。同時(shí)，導(dǎo)波雷達(dá)也可以測(cè)量?jī)煞N不同介質(zhì)的界面，雷達(dá)物位計(jì)充分利用介質(zhì)的介電常數(shù)的不同。但測(cè)量條件是上層介質(zhì)不導(dǎo)電，或其介電常數(shù)比下層介質(zhì)介電常數(shù)小10倍以上。脈沖的工作方式可測(cè)小介電常數(shù)介質(zhì)，并安全適用于各種金屬，非金屬容器內(nèi),對(duì)人體及環(huán)境無(wú)傷害。煤廠，電廠、石油化工、食品行業(yè)及一般工業(yè)應(yīng)用。
雷達(dá)物位計(jì)從測(cè)量原理角度分為：脈沖型雷達(dá)物位計(jì)、調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)物位計(jì)。
一、脈沖型雷達(dá)物位計(jì)原理：
雷達(dá)物位計(jì)天線發(fā)射極窄的微波脈沖(例如：6G頻率雷達(dá)，即：發(fā)送一個(gè)△t時(shí)間(一般為1ns)的脈沖，疊加6GHZ的正弦波信號(hào))，這個(gè)脈沖以光速在空間傳播，碰到被測(cè)介質(zhì)表面，其部分能量被反射回來(lái)，被同一天線接收。發(fā)射脈沖與接收脈沖的時(shí)間間隔與天線到被測(cè)介質(zhì)表面的距離成正比。由于其發(fā)射脈沖與接收脈沖的時(shí)間間隔非常小，雷達(dá)物位計(jì)一般都采用時(shí)間拓展技術(shù)，并采用多次測(cè)量求平均的方法獲得最終結(jié)果；這種測(cè)量技術(shù)決定了其精度為5~10mm。
脈沖雷達(dá)由于采用微波脈沖信號(hào)，是間斷性發(fā)射脈沖方式，所以，脈沖雷達(dá)可以做到功率比較低，一般為0.5W內(nèi)。雷達(dá)物位計(jì)可以很方便的實(shí)現(xiàn)本安設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中大都采用大電容充電方式，等電容充電到一定容量后，進(jìn)行一次微波脈沖信號(hào)發(fā)射測(cè)量。這種設(shè)計(jì)方式?jīng)Q定了其在料位變化率比較快的情況下，會(huì)出現(xiàn)鎖波現(xiàn)象。
二、調(diào)頻連續(xù)波型雷達(dá)物位計(jì)：
相對(duì)于脈沖回波時(shí)間差方式的測(cè)量原理，調(diào)頻連續(xù)波型液位雷達(dá)采用FMCW(頻率調(diào)制/連續(xù)波)體制，可以達(dá)到計(jì)量級(jí)的測(cè)量精度。雷達(dá)物位計(jì)安裝在罐頂液位計(jì)通過(guò)天線向液面發(fā)射經(jīng)頻率調(diào)制的電磁波信號(hào)，被測(cè)表面返回的信號(hào)被發(fā)射天線接收，并與天線發(fā)射的瞬時(shí)頻率信號(hào)比較。雷達(dá)物位計(jì)由于信號(hào)的頻率按照一定規(guī)律不斷變化，因此比較信號(hào)頻率與天線到液面的直線距離成比例。綜合測(cè)量信號(hào)與油罐形狀參數(shù)，進(jìn)行幾何處理，就可以得到精確的液位高度和剩余量信息。
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