重庆CZSRD804雷达物位计

　　雷达物位计的工作原理与技术特点

　　雷达物位计采用微波脉冲或连续波技术进行非接触式测量，工作频率主要有6GHz、26GHz和80GHz三种。高频雷达（如80GHz）具有更窄的波束角（最小可达3°），适合狭窄空间或存在障碍物的工况。其测量原理基于时差法，通过计算微波从发射到接收的时间差确定物位高度，精度可达±1mm。不同于超声波物位计，雷达技术不受介质温度、压力变化影响，且能有效穿透蒸汽和粉尘干扰。现代产品通常配备自诊断功能，可实时监测天线污染情况，适用温度范围扩展至-200℃至+400℃。

　　雷达物位计也叫液位计、料位计，应用范围广泛，在工业生产中占据的位置，那么都有哪些场合需要应用雷达物位计呢？

　　1.雷达物位计可以对电厂中的煤堆、原煤和燃料仓、蓄水池、废气净化罐等进行测量，掌握生产过程中的物料情况。

　　2. 油田中的原油罐、成品油罐、沉降罐、污水罐及泥浆罐等，可以使用雷达物位计进行监测，。

　　3. 化工行业中的原油蒸馏塔、原料仓、中间料仓、固体料仓、反应罐等设备均可使用雷达物位计进行测量，耐高温高压、防腐蚀。

　　4.在冶金行业中存储的矿石料仓、原料仓、辅料仓、氧化铝粉仓等，雷达物位计也可以进行测量。

　　5.水泥中多粉尘的石料仓、生料仓、水泥仓、煤粉仓、炉渣存储仓等，依然可以使用雷达物位计，且测量时不会受到粉尘环境的影响。

　　6.水处理中无论是蓄水池还是污水场，都可以使用雷达物位计。

　　其他行业中还包括造纸行场、采石场、食品、制、、造船行业等。应用范围广泛且使用方便，可依。

　　雷达物位计是物位仪表一种常用产品类型，具有测量、性能稳定、性高、维护简便、适用范围广等优点。可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对液体、浆料及颗粒料的物位进行测量，适用于粉尘、温度、压力变化大、有惰性气体及蒸汽存在的场合。那么，雷达物位计的种类和应用具体有哪些呢？

　　一、产品分类

　　按工作方式划分，雷达物位计可分为接触式雷达物位计和非接触式雷达物位计，具体如下:

　　1．非接触式（射空雷达） 雷达物位计

　　非接触式雷达物位计常用喇叭或杆式天线来发射与接收微波，仪表安装在料仓顶部，不与被测介质接触，微波在料仓上部空间传播与返回。

　　非接触式雷达物位计，按照微波的波形又可分为脉冲雷达物位计和调频连续波雷达物位计。

　　2．接触式雷达物位计

　　接触式雷达物位计一般采用金属波导体（杆或钢缆）来传导微波，仪表从仓顶安装，导波直达仓底，发射的微波沿波导体外部向下传播，在到达物料面时被反射，沿波导体返回发射器被接收。

　　这种可以通过导波线或导波杆直接接触所测物料来测量的接触式雷达物位计，主要是导波雷达物位计，根据其采用的金属波导体不同，又可进一步细分为:缆式（单/双）、杆式（单/双）和同轴导波雷达物位计。

　　相比接触式雷达物位计，非接触式雷达物位计具有安装简单、维护量少、使用方式灵活、不受仓内粉尘、温度等因素的影响等优点，是近年来发展快的一种测量仪器。

　　二、技术原理

　　1．脉冲雷达物位计

　　脉冲雷达物位计将发射微波脉冲，以光速（在空气中）传播，碰到被测介质表面（介电常数大于传播介质的介电常数），部分微波被反射回来（反射量取决于料面平整度/介电常数大小），被同一天线接收，介质的反射量（率）越大，信号就越强，越好测量；反射量（率）越小，信号就越弱，越容易受干扰。准确的识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔△t，从而进一步计算出天线到被测介质表面的距离D。

　　脉冲雷达原理图

　　2．调频连续波雷达物位计

　　FMCW雷达用24GHZ作为测量基频（载频），2GHZ为调节频宽, 整个扫描时间为7ms，完成一次线性扫描，信号发射后，经过一定的时间延迟后，接受到回波信号。在线性扫频中产生的时间差，将正比例液位距离，由于有许多反射波，将的回波时间进行傅立叶（FFT）变换，将时间信号转换成有一定能量的频谱，视频谱比较高和比较陡的信号为有用信号。

　　调频连续波雷达物位计原理图

　　3．导波雷达物位计

　　导波雷达发出高频微波脉冲沿着探测组件（钢索或者钢管）传播，当遇到被测介质时，由于介电常数突变，引起发射，一部分脉冲能量被发射回来。发射脉冲与反射回来的脉冲的时间间隔与被测介质的距离成正比。

　　三、应用区别

　　雷达物位计的应用范围很广泛，涵盖了电力、钢铁、冶金、水泥、石油化工、造纸、食品等领域，但是应用不同原理的雷达物位计，其解决的应用工况也各有不同。

　　脉冲雷达物位计一般可以用于大部分应用场合，主要针对圆柱形、35米以内罐体介质的液位测量；但对于球形罐或者带有搅拌功能的液体储罐，就需要使用导波雷达物位计进行测量；而针对大量程、粉尘较大的容器或储罐，就使用能量大、抗干扰能力强的调频连续波雷达物位计。

　　雷达物位计属于通用型雷达液位计，它基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲在空间以光速传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。

　　测量方法:

　　雷达物位计是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达液位计，雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返但是考虑到腐蚀及粘附的影响，测量范围的终值应距离天线的至少100mm。对于过溢保护，可定义一段雷达液位计距离附加在盲区上。小测量范围与天线有关。随浓度不同，泡沫既可以吸收微波，又可以将其反射，但在一定的条件下是可以进行测量的。回到脉冲发射装置。

　　测量原理:

　　雷达物位计是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达液位计，雷达液位计的电磁脉冲以光速沿钢缆或探棒传播，当遇到被测介质表面时，雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置，发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比，经计算得出液位高度。

　　雷达物位计的维护:

　　雷达液位计主要由电子元件和天线构成，无可动部件，在使用中的故障少使用中偶尔遇到的问题是，贮槽中有些易挥发的有机物会在雷达液位计的喇叭口或天线上结晶，对它们只要定期检査和清理即可，维护量少。

　　在日常维护中，可以用PC机远程观察反射波曲线图，对于后来可能新产生的干扰波，可以利用液位计有识别虚假波的功能，除去这些干扰反射波的影响，准确测量。

　　DR7100拥有更的设计方案让信号有更强的动态性。敏锐的脉冲可测量更薄的界面。出众的时基稳定性的复现，也就是说更。

　　简易导航和显示

　　触摸屏选择:(罐指示，柱状图，波形图...)

　　2-线制

　　Class I Div1, Zone 0 Installation

　　特制过程隔离器应用于端条件

　　探头类型和材质满足各类应用工况

　　为比其他产品表现而设计

　　更稳定的测量

　　除了强烈的搅动、泡沫和探头挂料或者罐中的细小灰尘干扰外，DR7100会继续测量，但其他产品不会。

　　测量物质...

　　大多数二线制导波雷达不好测量介电常数小于1.5的物料，会造成一些有机物不能很好测量。但是DR7100能测量到介电常数1.4(采用罐底跟踪模式可测到1.1)。

　　... 在应用中

　　5 种不同的探头意味着没有我们不能处理的应用。

　　让物位测量比以前更容易

　　向导型设定

　　不能再简单的设置二线制物位测量:简易安装,接线并且打开开关:

　　• 步骤1–DR7100自检测来电子件能正常工作。

　　• 步骤2–DR7100的向导会和你完成一些问题来确定测量罐的参数和你要测量的物质。

　　• 步骤3–这就是你需要做的。DR7100已经开始工作了。

　　交互式帮助

　　不知道怎么办?你不需要一本手册。等10秒钟，帮助屏幕会显示并告诉你怎么作。

　　好的，我们来详细解释一下雷达物位计的工作原理，并尝试用文字描述其原理图解。

　　雷达物位计的核心工作原理是利用电磁波（通常为微波） 发射到被测物料表面并接收其回波，通过测量电磁波往返传播所需的时间来计算物料表面到天线（参考点）的距离，进而确定料位高度。

　　基本公式简单:

　　:光在空气中的速度 (约 3 * 10⁸ m/s)

　　:电磁波从天线发出到接收反射回波之间的时间差

　　:天线到物料表面的直线距离

　　:天线到罐底或零点（参考基准）的已知距离

　　:物料的实际高度 (料位)

　　信号发射: 变送器中的高频电子电路产生特定频率（如 6GHz, 26GHz, 80GHz K波段）的微波脉冲信号或连续波调频信号。

　　信号传播: 此微波信号通过天线（如喇叭天线、杆式天线、抛物面天线或导波缆/杆）向被测介质（液体、浆料、固体颗粒）的表面辐射发射出去。

　　信号反射: 当电磁波遇到介电常数（ε）明显不同于空气（或罐内气体）的物料表面时，根据物理学的反射定律，一部分能量会被反射回来。

　　介电常数越高（如导电液体、水溶液等），反射越强，信号越好。

　　介电常数越低（如干燥粉粒、泡沫、水蒸气），反射越弱，信号越差（需要更高频率或技术）。

　　信号接收: 同一个（或特定接收）天线接收到被物料表面反射回来的微弱回波信号。

　　信号处理: 这是关键的一步，电子处理单元将接收到的回波信号与发射信号进行比较和分析:

　　识别有效回波: 从接收到的信号（可能包括罐壁反射、内部结构反射、噪声等）中准确识别出物料表面的有效回波信号。

　　测量时间差 (Δt): 测量微波信号从发射到接收到有效回波所经过的时间 。

　　距离计算: 利用光速  和测得的 ，根据公式  计算出天线到物料表面的距离 。

　　物位计算: 结合预先设定或已知的罐体参考基准距离（从安装法兰/天线基准点到罐底或零点的距离 ），计算出物料的实际高度 。

　　输出信号: 将计算出的物位高度  转换成标准的工业控制信号（如 4-20 mA）或数字通信信号（如 HART, Profibus PA, Foundation Fieldbus），传输给显示仪表、控制系统或上位机。

　　想象一个侧面剖开的立式罐:

　　顶部: 罐顶安装着雷达物位计变送器头，它包含了发射器、接收器和信号处理器。

　　天线: 变送器下方连接着一个喇叭形天线（常见，用于非接触式），垂直向下延伸进入罐体空间。或者是从变送器延伸下来的一根导波缆或导波杆（用于导波雷达）。

　　罐体: 罐壁标有高度刻度。

　　罐底: 罐底标为参考点（零点）。

　　信号传输（非接触式）:

　　从喇叭天线口向下发射出圆锥状的微波束（实线箭头）。

　　箭头尖端抵达物料表面（液体或固体）。

　　在物料表面处，一个向后的箭头代表回波反射，沿原路径返回喇叭天线。

　　在喇叭天线口和物料表面之间，清晰地标注出距离 。

　　在喇叭天线法兰（安装基准点）到罐底之间，清晰地标注出参考高度 。

　　物料表面到罐底的距离即为物位高度 。

　　信号传输（导波雷达）:

　　如果使用导波雷达，则用实线表示导波缆/杆从变送器垂直伸入罐内，直达罐底附近。

　　微波信号沿着导波缆/杆表面向下传播（实线箭头沿杆）。

　　箭头在物料表面处标示。

　　在物料表面处，一个向后的箭头沿导波缆/杆向上，代表回波反射。

　　同样标出 , , 。区别是电磁波被约束在导波元件附近传播。

　　雷达物位计主要有两种实现ToF测量的技术:

　　脉冲式雷达:

　　发射固定频率的短脉冲微波信号。

　　直接测量发射脉冲与接收脉冲峰值之间的时间差 。

　　原理相对简单，成本较低。

　　需要强的回波以便检测峰值，在低介电常数或表面不稳定（波动/泡沫）时可能受限。

　　调频连续波雷达:

　　发射频率间线性变化（通常向上扫频）的连续微波信号。

　　在接收端，将当前发射的频率与被物料表面反射回来的频率（此信号在时间上有延迟，所以对应的是之前发射的较低频率）进行混频（差频）。

　　得到一个频率较低的差频信号（中频信号IF）。

　　这个中频信号的频率  与物料距离  成正比 ()。

　　测量中频频率 ，可以更地计算出距离 。

　　接收的是连续波能量，信噪比更高，抗干扰能力强，测量精度通常更高（尤其在近距离或复杂工况下），适用于低介电常数介质和存在泡沫的场合。但技术更复杂，成本通常更高。