雷達液位計基本原則解析與常規應用

雷達料位計是基于時間行程原理的測量儀表，雷達波以光速運行，運行時間可以通過電子部件被轉換成物位信號。探頭發出高頻脈沖并沿纜繩傳播，當脈沖遇到物料表面時反射回來被儀表內的接收器接收，并將距離信號轉化為物位信號。

基本原理
雷達波是一種特殊形式的電磁波，雷達料位計利用了電磁波的特殊性能來進行料位檢測。電磁波的物理特性與可見光相似，傳播速度相當于光速。其頻率為300MHz-3000GHz。電磁波可以穿透空間蒸汽、粉塵等干擾源，遇到障礙物易于被反射，被測介質導電性越好或介電常數越大，回波信號的反射效果越好。

KERD-800/900系列雷達料位計的頻率越高，發射角越小，單位面積上能量（磁通量或場強）越大，波的衰減越小，雷達料位計的測量效果越好。

發射－反射－接收是雷達式料位計工作的基本原理。雷達傳感器的天線以波束的形式發射小5.8GHz的雷達信號。反射回來的信號仍由天線接收，KERD-800/900系列雷達料位計雷達脈沖信號從發射到接收的運行時間與傳感器到介質表面的距離以及物位成比例。

即：h= H–vt/2

式中 h為料位；H為槽高； v為雷達波速度；t為雷達波發射到接收的間隔時間

NIVELCO導波雷達料位計是依據時域反射原理（ T D R T i m eDomain Reflectometry）為基礎的雷達料位計,時域反射原理首先是用于通訊電纜的故障檢測，今天我們將導波雷達料位計成功應用于工業測量領域.[1] 

先進技術
1.回波處理新技術的應用

雷達料位計
從KERD-800/900系列雷達料位計雷達料位計的測量原理可以知道，KERD-800/900系列雷達料位計雷達料位計是通過處理雷達波從探頭發射到介質表面然后返回到探頭的時間來測量料位的，在反射信號中混合有許多干擾信號，所以，對真實回波的處理和對各種虛假回波的識別技術就成為KERD-800/900系列雷達料位計雷達料位計能夠準確測量的關鍵因素。

2.測量數據處理：

由于液面波動和隨機噪聲等因素的影響，檢測信號中必然混有大量噪聲。為了提高檢測的準確度，須對檢測信號進行處理，盡可能消除噪聲。

經過大量的實驗驗證，采用數據平滑方法可以達到滿意的效果。此方法也可有效的克服罐內攪拌器對測量的影響。

3.KERD-800/900系列雷達料位計雷達料位計的特點：

由于KERD-800/900系列雷達料位計雷達料位計采用了上述先進的回波處理和數據處理技術，加上雷達波本身頻率高，穿透性能好的特點，所以，KERD-800/900系列雷達料位計雷達料位計具有比接觸式料位計和同類非接觸料位計更加優良的性能。

①可在惡劣條件下連續準確地測量。

②操作簡單，調試方便。

③準確安全且節省能源。

④無需維修且可靠性強。

⑤幾乎可以測量所有介質。

安裝應注意的問題

（1）當測量液態物料時，傳感器的軸線和介質表面保持垂直；當測量固態物料時，由于固體介質會有一個堆角，傳感器要傾斜一定的角度。

（2）盡量避免在發射角內有造成假反射的裝置。特別要避免在距離天線近的1/3錐形發射區內有障礙裝置（因為障礙裝置越近，虛假反射信號越強）。若實在避免不了，建議用一個折射板將過強的虛假反射信號折射走。這樣可以減小假回波的能量密度，使傳感器較容易地將虛假信號濾出。

（3）要避開進料口，以免產生虛假反射。

（4）傳感器不要安裝在拱形罐的中心處（否則傳感器收到的虛假回波會增強），也不能距離罐壁很近安裝，佳安裝位置在容器半徑的1/2處。

（5）要避免安裝在有很強渦流的地方。如：由于攪拌或很強的化學反應等，建議采用導波管或旁通管測量。

（6）若傳感器安裝在接管上，天線須從接管伸出來。喇叭口天線伸出接管至少10mm。棒式天線接管長度大100或250mm。接管直徑小250mm。可以采取加大接管直徑的方法，以減少由于接管產生的干擾回波。

（7）關于導波管天線：導波管內壁一定要光滑，下面開口的導波管須達到需要的低液位，這樣才能在管道中進行測量。傳感器的類型牌要對準導波管開孔的軸線。若被測介電常數小于4，需在導波管末端安裝反射板，或將導波管末端彎成一個彎度，將容器底的反射回波折射走。

應用中存在的問題及解決方法

有些工況下所使用的雷達料位計，因為傳感器安裝位置不當及條件所致，出現了一些問題，下面將對一些使用中的問題提出解決方案,供大家參考。

1．探頭結疤和頻繁故障的解決方法

導波雷達料位計

個辦法是將探頭安裝位置提高，但是有時候安裝條件限制，不能提高的情況下，就應采用將料位測量值與該槽的泵聯鎖的辦法，解決這一難題：將高料位設定值減小0.5m左右，當料位達到該高值時，即可停進料泵或開啟出料泵。

2．KERD-800/900系列雷達料位計雷達料位計被淹相應的改進辦法

解決這種問題的辦法是將雷達料位計改為導波管式測量。仍在原開孔處安裝導波管式雷達料位計，導波管高于排汽管0.2m左右， 這樣一來，即使出現料漿從排汽管溢出的惡劣工況，也不會使料位計天線被料漿淹沒，而且避免了攪拌器渦流的干擾及大量蒸汽從探頭處冒出，減少了對探頭的損害，同時由于導波管聚焦效果好，接收的雷達波信號更強，取得了很好的測量效果。使用導波管測量方式，可以改善表計測量條件，提高儀表測量性能,具有很高的推廣應用價值。

3．關于泡沫對測量的影響：

干泡沫和濕泡沫能將雷達波反射回來，對測量無影響；中性泡沫則會吸收和擴散雷達波，因而嚴重影響回波的反射甚至沒有回波。當介質表面為稠而厚的泡沫時，測量誤差較大或無法測量，在這種工況下，雷達料位計不具有優勢，這是其應用的局限性。

4．對于天線結疤的處理：

介電常數很小的掛料在干燥狀態下對測量無影響，而介電常數很高的掛料則對測量有影響。可用壓縮空氣吹掃（或清水沖洗），且冷卻的壓縮空氣可降低法蘭和電器元件的溫度。還可用酸性清洗液清洗堿性結疤，但在清洗期間不能進行料位測量。

特點
導波雷達料位計是測量料位的佳方法;導波雷達料位計測量不受罐體形狀的影響；也不受介電常數、溫度、壓力與密度的影響；導波雷達料位計的測量長度可以靈活變更，無須標定；測量結果具有高精度、可重復性、高分辯率；NIVELCO導波雷達料位計的測量范圍可達24米，適用的介質溫度范圍-50℃∽+250℃，適用的壓力范圍高達40bar；導波雷達料位計有多種探頭類型和材質可供選擇；數字化顯示和防爆認證可供選擇。

應用指南
雷達料位計適用于酸堿儲罐、漿料儲罐、固體顆粒、小型儲油罐。各類導電、非導電介質、腐蝕性介質。如煤倉、灰倉、油罐、酸罐等

不同類型雷達料位計
雷達料位計導波雷達料位計的技術優勢：雷達料位計對液體、顆粒及漿料連續物位測量。測量不受介質變化、溫度變化、惰性氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等的影響。雷達料位計的精度為5mm，量程60米，耐250度高溫、40公斤高壓，雷達料位計適用于爆炸危險區域。

調頻連續波雷達料位計的技術優勢：用于液體或固體的非接觸液位變送器 不受電導常數，溫度，壓力和密度變化影響， 雷達料位計的精度可達±1mm 測量范圍可達100m ，罐底跟蹤（TBF）方式用于測量低電導常數，介質法蘭溫度可達250oC 介質溫度-60oC—600oC 壓力可達64bar HART，通訊方式PA，FF，RS485 ATEX爆炸測試認證。

高頻雷達物位計
前已成為市場上的主流產品目，主要分為KERD-800/900系列雷達料位計脈沖雷達物位計和導波雷達物位計。低頻脈沖雷達物位計盡管具有價格相對低廉的優點，但在主要應用領域中，屬于逐漸被淘汰的產品。與低頻脈沖雷達物位計相比，高頻脈沖雷達物位計在應用過程中有以下優點：

1．KERD-800/900系列雷達料位計高頻雷達物位計（主要指26GHz和24GHz）具有能量高，波束角小，天線尺寸小，精度高等優點。

2.26GHz雷達波長11mm，6GHz雷達波長50mm，雷達物位計在測量散裝料位時，雷達波反射主要來自料面的漫反射，漫反射的強度與物料大小成正比，與波長成反比，而大部份散裝料直徑遠遠小于50mm，這就是目前26GHz雷達是測量散裝料物位佳選擇的原因。

3．在一些直徑小而高度并不是很高的小型罐的應用中，6GHz雷達天線長（300-400mm）無形中增大了盲區（大約600mm），另外由于6GHz雷達方向性差（開角大）在小罐中會產生多徑反射；而26GHz雷達頻率高，天線短，方向性好，克服了6GHz雷達的缺點，適用于小罐測量。

4．由于現場環境惡劣，隨著時間推移，雷達天線會堆積污物、水汽等，26GHz雷達天線小，附加天線罩可大大改善因污物、水汽造成的影響；6GHz雷達天線大，加天線罩很困難。且儀表較沉重，清理困難。

5．由于26GHz雷達方向性好，很多惡劣工況，可通過簡單隔離，將KERD-800/900系列雷達料位計雷達物位計裝在容器外進行測量

雷達料位計的優點

雷達料位計是非接觸式測量或TDR導波式測量
雷達料位計應用電磁脈沖進行快速測量，精度高，抗*力強
耐腐蝕（探頭大多采用316不銹鋼或PVDP等材料）
耐壓高（40Kg/cm2）
耐溫高（200℃

雷達料位計的注意事項

雷達料位計對于安裝空間有一定的要求
● 注意介質的介電常數，并依據介電常數的大小選擇適合的型號

技術參數編輯
列導波雷達料位計的技術參數如下：

精度 液體：量程小于15m時，±0.1mm；量程大于15m時，測量值±0.2%

固體：20mm±0.05%

溫度飄移 0.01%/℃

重復性 1mm

介質溫度 -50～250℃

法蘭溫度 -30～200℃/-30～150℃防爆型

環境溫度 -30～60℃/-30～55℃防爆型

耐壓 40bar

表頭顯示 LCD可選

標準輸出 4～20mA/HART

故障診斷輸出 22mA

供電 18～35VDC/ 小于28VDC防爆型

外殼材料 鑄鋁還氧涂層

防護等級 NEMA（IP68）

防爆 ATEX II 1G 或II 1/2 D T 100℃ EEX ia II C T6...T3或EEX ia II B T6...T3

重量 2Kg（無探頭）

文章來自儀表網