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雷達(dá)波物位計(jì)在工業(yè)料位測(cè)量中的應(yīng)用
雷達(dá)波物位計(jì)在工業(yè)料位測(cè)量中的應(yīng)用
雷達(dá)波是一種特殊形式的電磁波，雷達(dá)波物位計(jì)利用了電磁波的特殊性能來進(jìn)行料位檢測(cè)的。
料位是工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要參數(shù)。料位測(cè)量的方法很多。吹氣法、靜壓式、浮球式、重錘式、超聲波等幾種常用的料位測(cè)量儀表，都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。雷達(dá)料位計(jì)運(yùn)用先進(jìn)的雷達(dá)丈量技術(shù)，以其優(yōu)良的性能，尤其是槽罐中有攪拌、溫度高、蒸汽大、介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)疤等惡劣的丈量條件下，顯示出其的性能，工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。
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)。
1、脈沖型雷達(dá)物位計(jì)
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，被同**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，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**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)?？梢院芊奖愕膶?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。
1.1智能雷達(dá)
智能雷達(dá)屬于脈沖雷達(dá)一種，根據(jù)其發(fā)射裝置大體分為如下幾種類型：喇叭口、波導(dǎo)管、四氟棒材。
喇叭口類型，一般用于液體、固體顆粒的測(cè)量，其測(cè)量距離在0~30米內(nèi)；罐頂部容許開口比較大的場(chǎng)所。其喇叭口根據(jù)其尺寸大體有如下幾種：Φ140、Φ200、Φ240等。喇叭口的大小對(duì)應(yīng)其測(cè)量的距離：Φ140為15m內(nèi)，Φ200大體距離20m，Φ240大體距離30m。其具體測(cè)量距離與介質(zhì)的介電常數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)工況環(huán)境有關(guān)系。例如：測(cè)量介質(zhì)為金屬礦石等，Φ200就可以達(dá)到測(cè)量距離30m。在如下幾種工況：水泥原料倉、糧庫、污水、鐵礦石、鹽堿廠、鋁業(yè)等可以采用喇叭口類型智能雷達(dá)。
波導(dǎo)管類型，用于液位的測(cè)量，其測(cè)量距離小于6米。測(cè)量距離主要取決于波導(dǎo)管太長不易安裝、托運(yùn)等。一般要求罐內(nèi)液面無大量泡沫，罐內(nèi)無攪拌（即：液面相對(duì)平靜）的工況。
四氟棒材類型，其主要應(yīng)用于環(huán)保行業(yè)的測(cè)量，其測(cè)量距離小于8~10m。由于其發(fā)射和接收信號(hào)全靠四氟棒材，所以，其信號(hào)一般很弱，測(cè)量距離**好控制在8m內(nèi)。其一般應(yīng)用于：食品行業(yè)等。
綜上所述，對(duì)于一般工況：測(cè)量精度5mm以上；測(cè)量液體介質(zhì)無大量泡沫、液面無**紋；罐內(nèi)無大量水蒸氣；料位變化速率相對(duì)較小等工況時(shí)，可以選擇價(jià)格比較低廉的智能雷達(dá)。
1.2纜式雷達(dá)
纜式雷達(dá)屬于脈沖雷達(dá)一種，其發(fā)射脈沖頻率200M~1GHZ，用于固體粉末的測(cè)量，其測(cè)量距離在0~35米。
一般僅僅用特殊工況，如：水泥廠粉料倉等。罐內(nèi)煙霧比較大的場(chǎng)所。其安裝比較復(fù)雜，需要將纜的低端固定于罐底部；同時(shí)，需要對(duì)罐內(nèi)進(jìn)行清倉處理，影響正常生產(chǎn)。所以，除特殊場(chǎng)所（罐內(nèi)煙霧比較大），不會(huì)采用纜式雷達(dá)進(jìn)行物位測(cè)量。
由于纜式雷達(dá)仍屬于脈沖雷達(dá)一種，所以其精度為5mm以上。
2、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。
安裝在罐頂液位計(jì)通過天線向液面發(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。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，就可以得到準(zhǔn)確的液位高度和剩余量信息。
