導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)的工作原理和特點(diǎn)

一、工作原理：

導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)是一種微波物位計(jì)，它是微波（雷達(dá)）定位技術(shù)的一種運(yùn)用。它是通過(guò)一個(gè)可以發(fā)射能量波（一般為脈沖信號(hào)）的裝置發(fā)射能量波，能量波在波導(dǎo)管中傳輸，能量波遇到障礙物反射，反射的能量波由波導(dǎo)管傳輸至接收裝置，再由接收裝置接收反射信號(hào)。根據(jù)測(cè)量能量波運(yùn)動(dòng)過(guò)程的時(shí)間差來(lái)確定物位變化情況。由電子裝置對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行處理，最終轉(zhuǎn)化成與物位相關(guān)的電信號(hào)。

能量輻射水平低，該設(shè)備使用能量波的是脈沖能量波（頻率一般比智能雷達(dá)物位計(jì)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(huì)對(duì)其他設(shè)備以及人員造成輻射傷害。

二、適用范圍及特點(diǎn)：

導(dǎo)波微波物位儀表用于對(duì)液體、漿料及顆粒料等介電常數(shù)比較小的介質(zhì)的進(jìn)行接觸連續(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。

（1） 雷達(dá)物位計(jì) 采用一體化設(shè)計(jì)，無(wú)可動(dòng)部件，不存在機(jī)械磨損，使用壽命長(zhǎng)。

（2）雷達(dá)物位計(jì)測(cè)量時(shí)發(fā)出的電磁波能夠穿過(guò)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(diǎn)，能用于揮發(fā)的介質(zhì)如粗苯的液位測(cè)量。

（3）雷達(dá)物位計(jì)幾乎能用于所有液體的液位測(cè)量。電磁波在液位表面反射時(shí)，信號(hào)會(huì)衰減，當(dāng)信號(hào)衰減過(guò)小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)液位計(jì)無(wú)法測(cè)到足夠的電磁波信號(hào)。導(dǎo)電介質(zhì)能很好地反射電磁波，對(duì)MAT雷達(dá)液位計(jì)，甚至微導(dǎo)電的物質(zhì)也能夠反射足夠的電磁波。介電常數(shù)大于1.5的非導(dǎo)電介質(zhì)（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(hào)越強(qiáng)。在實(shí)際應(yīng)用中，幾乎所有的介質(zhì)都能反射足夠的反射波。

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

（5）測(cè)量范圍大，最大的測(cè)量范圍可達(dá)0~35m，可用于高溫、高壓的液位測(cè)量。

（6）天線(xiàn)等關(guān)鍵部件采用高質(zhì)量的材料，抗腐蝕能力強(qiáng)，能適應(yīng)腐蝕性很強(qiáng)的環(huán)境。

（7）功能豐富，具有虛假波的學(xué)習(xí)功能。輸入液面的實(shí)際液位，軟件能自動(dòng)地標(biāo)識(shí)出液面到天線(xiàn)的虛假回波，排除這些波的干擾。

（8）參數(shù)設(shè)定方便，可用液位計(jì)上的簡(jiǎn)易操作鍵進(jìn)行設(shè)定，也可用HART協(xié)議的手操器或裝有MAT軟件的 PC機(jī)在遠(yuǎn)程或直接接在液位計(jì)的通信端進(jìn)行設(shè)定，十分方便。

MAT雷達(dá)物位計(jì)的原理

雷達(dá)物位計(jì)采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)液位計(jì)的天線(xiàn)發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射后，再被天線(xiàn)接收，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比，關(guān)系式如下：

D=CT/2

式中 D——雷達(dá)液位計(jì)到液面的距離；C——光速；T——電磁波運(yùn)行時(shí)間。

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

三、雷達(dá) 液位計(jì) 安裝的留意事項(xiàng)

雷達(dá)液位計(jì)能否準(zhǔn)確丈量，依靠于反射波的信號(hào)。假如在所選擇安裝的位置，液面不能將電磁波反射回雷達(dá)天線(xiàn)或在信號(hào)波的范圍內(nèi)有干擾物反射干擾波給雷達(dá)液位計(jì)，雷達(dá)液位計(jì)都不能準(zhǔn)確反映實(shí)際液位。因此，公道選擇安裝位置對(duì)雷達(dá)液位計(jì)十分重要，在安裝時(shí)應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：

（1）雷達(dá)物位計(jì)天線(xiàn)的軸線(xiàn)應(yīng)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(dá)液位計(jì)的信號(hào)范圍內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生干擾的反射波，影響液位丈量。在安裝時(shí)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(dá)液位計(jì)的喇叭口要超過(guò)安裝孔的內(nèi)表面一定的間隔（》10mm）。棒式液位計(jì)的天線(xiàn)要伸出安裝孔，安裝孔的長(zhǎng)度不能超過(guò)100mm。對(duì)于圓型或橢圓型的容器，應(yīng)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(dá)波在容器壁的多重反射后，匯集于容器頂?shù)闹醒胩?，形成很?qiáng)的干擾波，會(huì)影響正確丈量。

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

安裝完畢以后，可以用裝有MAT軟件的 PC機(jī)觀(guān)察反射波曲線(xiàn)圖，來(lái)判定液位計(jì)安裝是否恰當(dāng)，如不恰當(dāng)，則進(jìn)一步調(diào)整安裝位置，直到滿(mǎn)足為止。

在我公司的貯槽中，zui初我們選擇雷達(dá)液位計(jì)安裝于離槽壁大約300mm的位置，用PC機(jī)觀(guān)察反射波曲線(xiàn)圖如圖2a所示，在反射波前有一很強(qiáng)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(xiàn)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(jī)觀(guān)察反射波曲線(xiàn)圖如圖2b所示，降低了干擾波的強(qiáng)度，有效地去除了干擾波的影響。

對(duì)于有些安裝位置無(wú)法避免的干擾波如圖2b的干擾波，還可利用MAT雷達(dá)物位計(jì)識(shí)別虛假波的功能，液位計(jì)能根據(jù)實(shí)際液位標(biāo)識(shí)出干擾反射波，并存于雷達(dá)液位計(jì)的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)，使雷達(dá)液位計(jì)在數(shù)據(jù)處理時(shí)能識(shí)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(dá)物位計(jì)的維護(hù)

雷達(dá)無(wú)誒及主要由電子元件和天線(xiàn)構(gòu)成，無(wú)可動(dòng)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(jī)物會(huì)在雷達(dá)液位計(jì)的喇叭口或天線(xiàn)上結(jié)晶，對(duì)它們只要按期檢查和清理即可，維護(hù)量少。

在日常維護(hù)中，可以用PC機(jī)（裝有MAT軟件）遠(yuǎn)程觀(guān)察反射波曲線(xiàn)圖，對(duì)于后來(lái)可能新產(chǎn)生的干擾波，可以利用液位計(jì)有識(shí)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。
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