云南BR650A2B2AF1D1雷达液位计

　　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。

　　非接触测量: 大多数（非导波）雷达不接触介质，适用于腐蚀性、粘稠、高压、高温等复杂工况。不受介质密度、压力、温度（本身）、气体组分（普通气体）影响。

　　抗干扰能力强: 电磁波穿透力强，能穿透泡沫、蒸汽和粉尘（粉尘过多时高频雷达效果）。

　　测量范围广: 从几米到上百米（导波雷达通常短距离更）。

　　高精度: 尤其FMCW雷达，精度可达±1mm。

　　安装相对简单: 只需预留安装法兰口。

　　维护量低: 无可动部件。

　　介质介电常数: 过低（智能诊断与维护技术进展

　　新一代雷达物位计集成AI诊断系统，能自动识别天线结垢（通过回波曲线分析）、电子元件老化（基于温度漂移监测）等故障。预测性维护功能可提前30天预警潜在失效，维护周期从6个月延长至3年。蓝牙近场通信技术允许不拆装校验，HART协议支持远程参数调整。某炼油厂应用案例显示，智能诊断使故障停机时间减少75%，标定工作量下降60%。特殊设计的自清洁天线（如旋转刮片式）可将粉尘影响降低90%，显著提升重污染环境下的可靠性。

　　雷达物位计原本是叫作微波物位计的，只是大家都惯了它的俗称雷达物位计，雷达是英文Radio Detection and Raging（无线电探测与测距）首字母的缩写。本篇文章小编主要来给大家讲讲雷达物位计的用途以及它的工作原理是怎样的。

　　首先，我们来看看雷达物位计的用途吧，雷达物位计采用微波脉冲测量方式，在工业频段可以正常使用，波束能量低。可安装在各种金属、非金属容器或管道中，可测量液体、泥浆、颗粒状物料的液位。进行非接触式连续测量。适用于粉尘、温度和压力变化较大，存在惰性气体和蒸汽的场合。雷达液位计对人体和环境无害，不受介质比重的影响，不受介电常数变化的影响，不需要现场校准。不论是对工业需要，还是对顾客经济实惠的考虑，对于这两者而言都是不错的选择。

　　雷达物位计的工作原理如下:微波物位计工作方式类似雷达，向被测目标发射微波，由目标反射的回波返回发射器被接收，与发射波进行比较，确定目标存在并计算出发射器到目标的距离。

　　科威勒拥有多年流量计研发经验。 拥有业内优秀、经验的技术人员，注重产品的优良品质，注重售后服务，以用户使用产品0风险为己任。公司主要经营:天然气流量计，污水流量计，磁翻板液位计，压缩空气流量计，蒸汽流量计，柴油流量计，涡街流量计，涡轮流量计，电磁流量计，椭圆齿轮流量计，金属管浮子流量计；压力仪表:压力表，压力变送器，差压变送器等；温度仪表:热电偶，热电阻；液位计仪表:磁翻板液位计，投入式液位计等系列产品，生产的仪表多广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。

　　HRRD-ZB系列雷达液位计，雷达水位计，高温高频雷达液位计主要用于水利水文河道监测，产品采用一体化设计,无可动部件,不存在机械磨损,使用寿命长。设备采用直板法兰设计，波束角小，能量集中，具有更强抗干扰能力，大大提高了测量精度和性，几乎不受大气中水蒸气、温度和压力的影响，法兰尺寸可根据客户要求定制。

　　高温高频雷达液位计利用调频连续波雷达（FMCW）测量距离到频率的方法，主要利用相位差原理来传输不同频率的微波信号。由于液位位置不同，返回信号的频率也不同，与原始传输频率不同。根据频率的相位差，确定介质表面的位置。基于此原理设计的雷达物位计具有工作稳定、测量精度高、测量范围广等优点。自动虚假回波学与抑制，滤除虚假干扰，提高测量精度及适应性；现场可通过按键或红外遥控器进行参数设置，也可通过蓝牙配合APP进行参数设置，具有4-20mA电流输出、RS485数字接口、吹扫控制及开关量，通过RS485接口亦可远程进行参数设置、数据查询及回波曲线调取等。

　　高频雷达液位计应用范围广泛，适用于酸碱储罐、浆料储罐、固体颗粒、小型储油罐等各种容器中测量。可对各类导电、非导电介质、腐蚀性介质进行检测。测量精度高、耐高温、高压、不会因结垢和冷凝物的影响测量，耐腐蚀性强、可在真空环境中使用。