浙江AM00100RAE5M1C1Q4导波雷达液位计

　　高精度测量中的信号处理技术

　　现代雷达物位计采用FMCW（调频连续波）技术，频率线性度达±0.01%，分辨率比脉冲式提高10倍。先进的回波处理算法能有效抑制虚假回波，如:动态阈值跟踪技术自动过滤固定干扰；多回波分析系统可识别并排除搅拌器反射。80GHz雷达的采样速率达100Hz，完全满足快速料位变化场景。某煤炭码头应用案例表明，结合卡尔曼滤波算法后，装船过程中的测量波动从±50mm降至±5mm。部分高端型号已实现0.05%FS的线性度，满足贸易交接级计量要求。

　　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SITRANS LR250是2线制，25GHz脉冲雷达液位变送器，连续测量储罐和过程罐中的液体和浆液，适应高温和高压，量程20m，包含一个图形化的就地用户界面(LUI),通过启动向导和用于诊断的回波图显示设置和操作的便捷.使用启动向导只需要设置几个参数就可以满足基本的应用需要。

　　雷达物位计25GHz频率产生了窄的,聚焦的波束允许使用更小的喇叭,并且对于容器内的障碍物不敏感， 的设计允许使用和方便的本质手操器对仪表进行编辑,而不需要打开仪表盖，可以测量介电常数低的物质,并且可以安装在狭窄的或小体积的容器内。

　　雷达物位计主要应用:液体储罐,带搅拌的过程容器,容易产生蒸汽的液体,高温,低介电常数物质.图形化就地用户界面(LUI)使得操作简单易懂,使用启动向导实现了既插既用的设置.LUI显示回波图供诊断用。

　　雷达物位计的特点:

　　25GHz高频允许使用小的喇叭安装在小安装管上

　　对于安装位置和罐内障碍物不敏感,对于安装管干扰也有很大的抗干扰能力

　　小盲区,盲区距离喇叭末端50mm.

　　使用HART或PROFIBUS PA通讯

　　现场智能信号处理改善测量稳定性,自动虚假回波抑制功能消除固定干扰物.

　　使用红外线本安手操器或SIMATIC PDM编程

　　浙江AM00100RAE5M1C1Q4导波雷达液位计

　　物位测量的仪表在选型时，与压力或流量测量等仪表有很大不同。这是因为物位测量的现场情况千差万别，而生产商又很难设计出能满足工况应用的物位仪表。只有充分了解仪表特点及现场应用条件，才能正确选择所需要的产品，同时充分发挥仪表的测量性能。

　　雷达物位计的回波质量主要受以下因素影响:

　　1.传播介质的介电常数，该常数越稳定越有利于传播。雷达波是电磁波，电磁波在传播过程中不受传播介质稳定程度的影响，只与其介电常数有关。这是雷达技术与超声波技术的重大区别。

　　2.被测介质表面状况，表面越平整，其介电常数越大，则越有利于回波反射。

　　所以考虑现场情况时，应注意这两个方面:

　　1.天线到被测介质间空气介电常数的分布

　　2.被测介质的表面状态及其介电常数。

　　雷达物位计的优点是:不受空气波动影响，随距离衰减小，穿透力强。

　　雷达物位计的种类及应用:

　　雷达物位计目前已成为市场上的主流产品，主要分为脉冲雷达物位计和导波雷达物位计。低频脉冲雷达物位计尽管具有价格相对低廉的优点，但在主要应用领域中，属于逐渐被淘汰的产品。

　　与低频脉冲雷达物位计相比，高频脉冲雷达物位计在应用过程中有以下优点:

　　1.高频雷达物位计(主要指26GHz和24GHz)具有能量高，波束角小，天线尺寸小，精度高等优点。

　　2.26GHz雷达波长11mm，6GHz雷达波长50mm，雷达物位计在测量散装料位时，雷达波反射主要来自料面的漫反射，漫反射的强度与物料大小成正比，与波长成反比，而大部份散装料直径远远小于50mm，这就是目前26GHz雷达是测量散装料物位*选择的原因。

　　3.在一些直径小而高度并不是很高的小型罐的应用中，6GHz雷达天线长(300-400mm)无形中增大了盲区(大约600mm)，另外由于6GHz雷达方向性差(开角大)在小罐中会产生多径反射;而26GHz雷达频率高，天线短，方向性好，克服了6GHz雷达的缺点，适用于小罐测量。

　　4.由于现场环境恶劣，随着时间推移，雷达天线会堆积污物、水汽等，26GHz雷达天线小，附加天线罩可大大改善因污物、水汽造成的影响;6GHz雷达天线大，加天线罩很困难。且仪表较沉重，清理困难。

　　5.由于26GHz雷达方向性好，很多恶劣工况，可通过简单隔离，将雷达物位计装在容器外进行测量。

　　雷达物位计的测量效果

　　雷达物位计是*的雷达式物位测量仪表，测量距离zui大20米，可以用于存储罐、中间缓冲罐或过程容器以及各种料仓的物位测量，输出4…20mA模拟信号。

　　雷达物位计采用*的非接触式测量，其稳定的材料制造，测量液体、固体介质的物位，两线制、回路供电的技术，供电电压和输出信号通过一根两芯电缆传输，不受压力、温度变化、惰性气体、真空、烟尘、噪音、蒸汽、粉尘、等工况影响。雷达物位计不受介质密度、粘稠度和温度的变化影响，过程压力可达40bar，过程温度可达220℃， 分辨率1mm，无盲区，高精度。

　　雷达物位计两线制技术，是差压仪表、磁致伸缩、射频导纳、磁翻板仪表的优良替代产品，测量灵敏，刷新速度快，安装简便，牢固耐用，免维护。雷达物位计高频微波脉冲通过天线系统发射并接收，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。一种的时间延伸方法可以确保稳定和的测量。

　　即使工况比较复杂的情况下，雷达物位计存在虚假回波，用的微处理技术和调试软件也可以准确的识别出物位的回波。雷达物位计是26G高频雷达式物位测量仪表，输出4-20mA模拟信号，测量zui大距离可达70米；天线被进一步优化处理、新型的微型处理器可以对信号进行更高速率的分析和处理，使仪表能够在反应釜、固体料仓等复杂的测量环境有效工作。

　　雷达物位计天线发射较窄的微波脉冲，经天线向下传输。微波接触到被测介质表面后被反射回来再次被天线系统接受和处理，传输信号经电子信息处理单元自动转换成物位信号。雷达物位计天线尺寸小，便于安装；非接触性雷达，无磨损，不产生污染，腐蚀、泡沫、水蒸气、粉尘、压力、温度等对雷达的影响微弱，严重粉尘环境对雷达测量影响微弱，波长更短，对倾斜的固体的表面有的反射能力。

　　雷达水位计

　　产品介绍:

　　GLP-SW2雷达水位计是一款高精度且具有水面波动滤波处理的地表水水位测量、雨量监测系统。它采用喇叭天线的设计，降低功耗，宽范围的输入电压，专门设计于适合野外无人值守的野外自动站应用，测量不受大气温度、压力、空气密度、风、降水、相对湿度的影响，具有高的稳定性。低功耗及免维护设计。产品具有灵活的工作模式配置。

　　雷达测量原理的性，使其适用于以下工作环境:湖泊、河道、水库、明渠、湿地、潮汐水位等水位监测、水质易发生变化的水位监测、含大量漂浮物和沉淀物的沟渠、生产大量水草的场所、太阳能供电，偏僻的野外工作以及山洪多发地区。

　　基本原理:

　　从雷达水位传感器天线发射雷达脉冲，天线接收从水面反射回来的脉冲，并记录时间（T），由于电磁波的传播速度（C）是个常数，从而的得出到水面的距离（D）。电磁波从发射到接收的时间与到水面的距离成正比，纳秒级的时间测量转化为毫秒级的时间测量，从而大的提高了测量精度。

　　每秒55次测量，再进行数字滤波处理，从而大限度的减少水波对测量结果的影响，测量结果相当于静水水位测量。

　　功能简介:

　　水位采集仪具有水位和雨量数据采集、实时时钟、定时存储、参数设定、参数历史数据掉电保护等功能

　　安卓智能系统，汉字液晶键盘人机界面，人机界面友好。

　　标准RS232/485通讯功能，支持MODBUS通讯协议，可以选配通过有线、移动无线GPRS和无线数传电台等多种通讯方式与计算机组成监测系统。

　　电源系统有市电、直流和太阳能系统多种方式。

　　采用野外防护箱，外形美观、耐腐蚀、抗干扰。

　　系统特点

　　电源系统:太阳能供电、风光互补供电系统、交流220V、直流5V、12V等,也可根据用户需要选配。

　　运行于各种恶劣的野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。

　　完善的防雷击、抗干扰等保护措施。

　　硬件和软件均采用模块组合式开放性设计，可灵活组合使用。

　　通讯方式可根据需要选配。

　　特点

　　不受大气温度、压力、空气密度、风、降雨、相对湿度的影响；

　　不受水中污染物及沉淀物的影响；

　　不受水质变化的影响；

　　不需要防浪井，对水流无影响；

　　测量精度能达到毫米级；

　　测量范围能达到30米；

　　连续在线采集,太阳能供电；

　　非接触测量方式，不受漂浮杂物的影响；

　　低维护成本，安装维护简单,寿命长；

　　主要技术参数:

　　量程:30m；

　　测量精度:±1-2mm；

　　天线材料:不锈钢316L喇叭/PTFE振子；

　　天线结构:尖锥形振子；

　　频率范围:26GHz；

　　信号输出:RS485/MODBUS协议；

　　电源:（6~26）VDC

　　过程连接:G1/2螺纹或11/2NPT

　　介质温度:-40-120℃

　　过程压力:-1.0-3bar

　　重复性:±2mm

　　精度:<0.1%