西藏NK80G04雷达液位计

　　与其它物位技术的对比优势

　　相比超声波物位计，雷达技术不受温度梯度、真空环境影响，测量距离可达120米；较之射频导纳，其无机械运动部件，维护量减少90%；相对于激光物位计，雷达能穿透蒸汽和泡沫，且不受颜色反射率影响。在粉体测量中，80GHz雷达的精度比电容式高10倍，且无需定期标定。核子物位计虽有强穿透性，但存在辐射隐患，雷达方案更环保。某粮仓改造项目显示，替换机械重锤后，雷达物位计的故障率从年均15次降至0次，能耗降低95%。

　　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（<1.8）时，非接触雷达反射信号弱，测量困难。需选择高频雷达或改用导波雷达。

　　安装位置: 需避开进料口、搅拌器等干扰源。

　　天线结垢: 介质在喇叭天线上凝结或积料，会严重影响测量（尤其粉料）。需要选用防尘罩、天线（如平面天线、抛物面天线）或喷吹。

　　端泡沫层: 过厚过密的泡沫会吸收或散射信号。导波雷达或高频FMCW雷达通常表现。

　　测量盲区: 靠近天线附近一小段距离无法测量（约10-30cm，不同型号差异大）。安装时需确保料位高于盲区。

　　介电常数变化: 大幅度变化有时需要重新标定，但通常影响不大。

　　测量范围

　　精度要求

　　过程温度/压力

　　介质特性（液体、固体、颗粒大小、介电常数、粘附性、泡沫）

　　罐内安装环境（空间、蒸汽、粉尘、搅拌）

　　预算

　　雷达物位计利用微波信号的发射、传播、反射和接收，通过测量微波信号在空气中（或导波体上）往返物料表面的飞行时间，计算其距离，得出物位高度。它是一种、、非接触（大部分情况）的高精度物位测量方法，广泛应用于各种工业领域。脉冲雷达和FMCW雷达是实现这一基本ToF原理的不同技术路线，各有优劣。

　　希望这个详细的文字解释和原理图解描述能帮助你清晰地理解雷达物位计的工作原理！

　　工况仪器仪表:公司目前针对粮储、能源化工等行业提供复杂工况环境下用的测量仪表及解决方案。如俄罗斯利马克高频雷达物位计、伊科菲斯电离辐射料位计和密度计、申铄超声波在线浓度仪等。可在高温、超高压力(测量介质温度:2000℃，60bar)、高粉尘、高腐蚀、易结晶、蒸汽、介电常数 (介电常数1.2-1.4下依然准确)等介质工况下使用。目前已经普遍应用于粮油储仓、石化、钢铁冶金、电厂、水泥等行业储罐物位、介质密度及浓度的在线测量。

　　实验室平台建设:的化工、材料、技术团队，可以为研究单位定制实验装置，目前已经与中科院硅酸盐研究所、中科院高等院、航天811所、上海交通大学、上海大学、上海理工大学、同济大学等高校科研院所建立项目合作。代理实验室设备，如日本Nanovater纳米分散设备、德国纳博热高温炉、瑞士万通电化学工作站水分仪和电位滴定仪、安捷伦气相谱仪和气质联用仪、珀金埃尔默ICP、哈希浊度仪、梅特勒天平、英国科尔康气体检测仪、日本理研软磁交直仪、MATS磁性材料测量系统、合肥科晶以及国外品牌的锂电池及燃料电池相关实验室设备等。

　　材料:提供燃料电池及电解水制氢用多孔钛毡、电子元器件高热传导氮化硅基板及金属陶瓷复合材料以及相关热管理材料。

　　德国VEGA物位计，FIBERTRAC 31，辐射传感器，用于连续物位测量。应用范围:将柔性探测器安装在圆形容器和带锥形出口的容器上，它适用于测量液体、固体、污泥和悬浮液。 由于其闪烁体横截面既薄又具有柔性，故可以根据圆形容器方便地调整 FIBERTRAC 31。探测器能弯曲，与圆型和锥形容器组装方便，仅使用一只传感器完成 7米范围内测量，节省开销。测量精度 0.5 %，接液材质:无润湿材料，量程距离 7 m，输出:4 … 20 mA/HART - four-wire，Profibus PA，Foundation Fieldbus。在进行辐射性物位测量或限位检测时，该物理性能用于从外界通过一个密闭的容器进行无接触式测量。SOLITRAC 型辐射传感器适用于圆柱形容器以及小型槽罐。威格物位计固定的 PVT 探测器能够并地探测物及分离层。

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