OPTIWAVE7300L-L雷达液位计生产厂
雷达物位传感器的测量原理
雷达物位传感器基于时域反射（TDR）原理，通过发射26GHz或80GHz高频电磁波并计算回波时间差实现物位测量。电磁波在空气中传播速度接近光速（3×10⁸m/s），1ns的时间分辨率对应15cm的测量精度。某石化储罐实测显示，80GHz传感器对ε=1.8的柴油测量误差仅±2mm，比超声波传感器精度提高5倍。最新相位干涉技术可识别0.1°的相位变化，将分辨率提升至0.1mm级。传感器通常采用FFT算法处理回波信号，能在-40～200℃环境稳定工作。
雷达物位计的构成
雷达物位计作为现代工业中常用的液位测量仪器，凭借其高精度和非接触式的特点，广泛应用于石油、化工、食品、制等行业。在这些行业中，雷达物位计主要用于对液体、粉末或颗粒等物料的测量。为了确保雷达物位计能够在不同的工况环境下稳定工作，了解其构成和工作原理显得尤为重要。本文将详细探讨雷达物位计的构成要素及其工作原理，以帮助读者地理解这一技术，并为相关行业的应用提供指导。
雷达物位计的核心部分包括发射器、接收器、天线以及信号处理单元。这些组成部分共同协作，完成物位测量任务。发射器负责产生高频的电磁波信号，通常是微波或毫米波，信号通过天线发射出去。当电磁波遇到物料表面时，会发生反射，反射回来的信号被接收器接收并传送到信号处理单元进行分析。通过计算发射信号与反射信号之间的时间差，雷达物位计能够计算出物料的高度或位置。
发射器（Transmitter）
发射器是雷达物位计的重要组成部分，通常利用微波技术生成频率稳定、功率适当的电磁波。发射器的设计能够适应不同环境下的电磁波传播要求，并确保信号在较远的距离内能够保持的强度。发射器的性能直接影响雷达物位计的测量精度和稳定性。
接收器（Receiver）
接收器用于捕捉反射回来的信号并进行放大处理。它的工作原理是根据反射信号的强度和到达时间来推算物料的表面位置。接收器的灵敏度和带宽宽度是影响测量精度和响应速度的关键因素。现代雷达物位计通常采用数字信号处理技术，提升了接收器的性能。
天线（Antenna）
天线用于将发射信号有效地传播到目标物体，并接收反射回来的信号。天线的设计直接影响雷达物位计的测量范围和分辨率。天线的类型可根据应用需求进行选择，常见的有波导天线、对向天线和螺旋天线等。
信号处理单元（Signal Processing Unit）
信号处理单元是雷达物位计的大脑，其主要功能是对接收到的信号进行处理、分析和计算。通过对反射信号与发射信号时间差的测量，信号处理单元能够计算出物料的物位，并输出对应的数字信号或模拟信号，以供其他设备进行处理或显示。
雷达物位计通过发射微波或毫米波信号，遇到物料表面时发生反射。这些反射信号会被接收器接收，并传递到信号处理单元。通过对比发射信号与反射信号的时间差，计算物料表面到仪器的距离。由于雷达波的传播速度是已知的，因此，通过测量信号的往返时间，雷达物位计可以准确地计算出物料的高度或位置。
与传统的机械式液位计相比，雷达物位计具有诸多优势。它能够在高温、高压、强腐蚀等复杂工况环境下稳定工作，且不受物料特性（如颜、气体或蒸汽等）的影响。雷达物位计还能够进行远程监控，方便集成到自动化系统中，提高了生产效率和性。
雷达物位计作为现代工业自动化测量的关键工具，其结构设计和工作原理决定了其在各种环境中的稳定性和精度。其发射器、接收器、天线以及信号处理单元的精密协作，使得雷达物位计在液位测量中发挥着不可替代的作用。在日常应用中，选择合适的雷达物位计产品，不仅需要了解其基本构成，还应根据不同的工业需求进行优化配置，从而达到佳的测量效果和系统性能。
导波雷达液位计在检测液位时采用的是时域反射（TDR）原理，信号的传输介质是同轴电缆和导波杆，可以认为导波雷达液位计进行液位检测是基于传输线的特性的。以下简要介绍 TDR 的原理。
同轴电缆和导波杆是比较常用的信号传输线，我们可以把它等效为理想的双导线传输线，由相同的很多小的部分组成，每个小的部分又由很多的电阻 R、电容C、电感 L 和电导 G 等元件一起组成，并且同轴电缆和同轴导波杆的特性阻抗在每处都是一样的。
同轴电缆等效传输线原理图如图 2-1 所示。
图 2-1 同轴电缆等效传输线原理图
由上图知道，如果同轴电缆与其他介质相接触，由于介电常数（这里用rε 来表示）是不同的，会使相接触部分的等效阻抗发生一定变化。当同轴电缆的某一端发射出脉冲信号时，脉冲信号会沿电缆进行传输。如果传输中没有与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗和电缆的特征阻抗相等，那么脉冲会被吸收因此没有回波信号产生；如果发生与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗就会发生变化，使之和特征阻抗不相等，就会产生回波信号。
这里定义一个反射系数为 ρ ，它是反射信号与发射信号的幅度的比值，我们用它来用来表示负载阻抗和特性阻抗的关系。
其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z
， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:
1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z ， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回
图 2-2 断路回波信号示意图
3．当同轴电缆传输短路（即为与其他介质接触时）时，那么tZ =0 ， ρ = −1，同样产生全反射，但是短路回波信号和发射信号具有相反的性，短路回波示意图如图 2-3 所示。
图 2-3 短路回波信号示意图
当脉冲信号在导波杆上传输时，如果碰上其他介质就会使该点的阻抗变化，从而反射系数也会发生变化，会产生回波信号。我们可以进一步计算发射脉冲和回波脉冲的时间差就能计算出发射电路到该介质接触点的距离。
导波雷达测量系统原理:
导波雷达液位计就是时域反射原理来进行测量的，测量过程我们分为信号传播和整个测量系统来作介绍。
导波雷达信号传播示意图如图2-4所示。
在机械机构上，仪表的表头内部的收发电路会通过同轴射频接插件和同轴电缆相连。同轴电缆的另一端将会在法兰的位置与同轴导波杆连接。导波杆则是直接插入到罐体的介质内，导波杆的末端与罐底底部则是有一段距离的。
根据左图可以看到，电路板输出的脉冲信号会通过同轴电缆，再在同轴导波杆上进行传播。由2.1节的介绍，在同轴电缆和导波杆的连接处会首先发生断路，进而一部分信号会产生一个顶部回波信号，但是仍有一部分信号还会继续沿导波杆传播。当信号与被测液体表面接触时，其阻抗特性会发生变化，其一部分也会被反射，会再产生一个真正的液位回波信号。也会有另外一部分信号仍然会继续向下传播，终会损耗在不断发射中。液位计可以判断出液位回波和顶部回波之间的时间差，根据这个时间差，我们用单片机进行计算就可以得到液位的高度。
根据右图所示，在罐体为空的时候，没有液位就不会发生液位回波信号，但是仍然会有顶部回波信号，而且在导波杆的底部会断路而产生一个的底部回波信号‘。
假如罐体内有两种不同的介质，由于密度不同这两种介质会分别存在于液体的上部和下部。如果这两种介质的介电常数大不相同，那么就可以通过回波的不同来判断两种介质的分界面，进而也可以得出这两种介质的不同高度。由于脉冲信号是通过导波杆传播，导波杆上的空气、气态的凝结不会影响性能，因此可以长时间测量低介电常数的产品。一般情况下被测液体的介电常数越大回波信号也就越强，也就更容易检测出液位，比如水比丁烷更容易测量。
假设电磁信号在介质中传输无损耗，则信号在其中的传播速度可以表示为:
其中:c为电磁波在真空中的传播速度(3x10八立方米m/s）。
Y为介质的相对介电常数，
从为同轴电缆的相对磁导率(大多数液体其近似等于l}o
我们可以得到:
若电磁波在同轴导波杆上的传播距离为L，那么回波信号的传播时间为:根据这个实际传播速度结合时间就可以计算出液位[[19]。因此，的深度:
L可以表示为液位因罐体高度为H，后得到的液位高度为:
h=H一L导波雷达测量系统示意图如图2-5所示。
图中为整个导波雷达测量系统，导波雷达液位计发送的是窄脉冲信号，对刚性杆大测量范围为6.1 m，柔性杆为大范围则为30m。在实际测量中，在量程的上部和下部都会存在一段死区，分别为上部死区和下部死区，其长度分别为Lz和L,，这两个死区的特性是非线性的，所以造成测量误差会偏大。我们把上部死区的低点定义为上参考点，用它来代表液位的满点(高可测点)和20mA输出电流。下部死区的高点则定义为下参考点，用它来代表液位的零点(低可测。
点)和4mA输出电流。在导波杆末端到罐底的距离为L。
由此，在实际应用时，液位的计算需要考虑到上部死区和下部死区的因素。在液位显示时需要加上杆末端距离罐底的距离L。和下部死区的高度L1 [21] o
一般液位测量时只需要测量一定范围内的高度，即有效量程为两个死区之间的高度，也叫线性区。
在罐体内实际显示的液位高度(即以下参考点作为零点)为:
hD = h一L。一L, 这里L+L、是液位的整体迁移量。
本章主要是对导波雷达液位计进行了理论分析，首先介绍了导波雷达液位计测量所需要的时域反射原理，接着详细讲述了导波雷达测量系统的原理，后则概括了本课题所设计的导波雷达液位计所要实现的功能和特点。
JN-WSCLK434射频导纳液位计说明
概述
射频导纳料位仪由检测、变送两部分组成。检测部分由探头、保护套、传感器组成；变送部分由振荡器、解调器、放大器、电压电流转换、指示表、外壳等组成。振荡器产生射频电压，加在一个由电感和电容组成的电桥上，其中用于补偿同轴电缆的分布电容，是传感器和被测物料及容器之间形成的电容，在初状态下，调整可变电容的大小，使电桥平衡，则输送给解调器的电压将为，当容器中的物位发生变化上升时，容量增大，电桥失去平衡，这时输送给解调器的电压将不为，且正比于电桥不平衡度，由物位变化引起的信号变化，经解调器、放大器处理，转换成与被测物位成线性的4~20mA DC电流，远传至控制室集中控制、记录，实现工艺流程的控制。应用在石油、化工、冶金、医、电力、食品、造纸等工业领域的液位料位连续测量。
JN-WSCLK434射频导纳液位计特点
▲结构简单，可动或弹性元部件，因此性*，维护量少。一般情况下,不必进行常规的大、中、小维修。
▲多种信号输出，方便不同系统配置。
▲适用于高温高压容器的液位测量，且测量值不受被测液体的温度、比重及容器的形状、压力影响。
▲适用于酸、碱等强腐蚀性液体的测量。
▲完善的过流、过压、电源性保护。
JN-WSCLK434射频导纳液位计技术
1.检测范围:0.01~30m
2.检测范围:0.01~30m
3.精 度: 0.5级
4.承压范围: -0.1MPa~32MPa
5.探耐温: -50~250℃
6.环境温度: -20~60℃
7.储存温度:-55℃～+125℃
8.输出信号: 4～20mA、4～20mA叠加HART通讯、485通讯、CAN总线通讯
9.供电电压: 12～28VDC（需经栅供电）
10.固定方式:螺纹安装M20×1.5、M32×2，
法兰安装DN25、DN40、DN50。规格可按要求定制
11.接湿材质: 316不锈钢、1Gr18Ni19Ti或聚四氟乙烯
12.长期稳定性: ≤0.2%FS/年，
13.温度漂移:≤0.02%FS/℃（在0～70℃范围内）
14.防爆等级: 隔爆ExdⅡC T5
15.防护等级:IP67
16.本安参数:Ui:28VDC，Ii:93mA，Pi:0.65W，Ci:0.042uf， Li:0mH
JN-WSCLK434射频导纳液位计型谱
型号
基本代码
说明
JN-WLALL3008
导波雷达物位计
防爆
P
标准型（非防爆）
I
本安型（ExiaⅡCT1~6）
D
本安型+隔爆型（ExdiaⅡCT1~6）
一体化过程连接/材质
G
G11/2A螺纹/不锈钢
N
11/2NPT螺纹/不锈钢
C
法兰DN50 PN1.6/不锈钢
D
法兰DN80 PN1.6/不锈钢
E
法兰DN100 PN1.6/不锈钢
F
法兰DN150 PN1.6/不锈钢
H
法兰DN200 PN1.6/不锈钢
K
法兰DN250 PN1.6/不锈钢
Y
约定
密封温度
P
普通密封:（-40~100）℃
G
高温密封:（-40~250）℃带散热器
外壳/天线防护等级
P
塑料/IP65
L
铝/IP67
电气接口
M
M20*1.5
N
1/2NPT
现场显示
V
带
X
不带
编程器
B
带
X
不带
型号定制
WT
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雷达物位计是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。探头发出高频脉冲并沿缆式或杆式探头传播，当脉冲遇到物料表面时发射回来被仪表内的接 收器接收，并将距离信号转化成物位信号。
雷达物位计产品有诸多特点，例如:通用性强，可测量液位及料位，可满足不同温度、压力、介质的测量要求，高测量温度可达800℃，大压力可达5MPa，并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合。
免维护:雷达物位计测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，无须维护。
抗干扰:接触式测量，抗干扰能力强，可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。
准确:雷达物位计测量量多样化，使测量更加准确，测量不受环境变化影响，稳定性高，使用寿命长。
防挂料:雷达物位计的电路设计和传感器结构，使其测量可以不受传感器挂料影响，无需定期清洁，避免误测量。
雷达物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，雷达物位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路经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。
LD700LD型导波雷达液位计是采用微波技术来检测料位的高科技产品，该料位仪利用微波具有穿透性好，对恶劣环境及被测物料适应性强等特点，采用世界上的大规模集成电路，利用雷达原理、数字信号处理技术和傅里叶变换（FFT）技术。采用连续式乍动测量，能测量液体、固体（块状、粉状）料位，具有测距远（35米）、高等特点。
使用对象: HC700LD型导波雷达液位计适用于高温（350℃）、高压、真空、蒸汽、高粉尘及挥发性气体等恶劣环境。可对不同料位进行连续测量。该仪器主要技术达到或优于国内外同类产品,且安装调试简便，可以单台使用，也可组网使用，可广泛应用于冶金、建材、能源、石化、水利、粮食等行业。
特性与优势: 1、无盲区，高。 2、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。 3、不受压力变化、温度变化、惰性气体、真空、烟尘、蒸汽等环境影响。 4、安装简便，牢固耐用，免维护。 5、HART或PROFIBUS-PA通信协议及基金现场总线协议，标定简便、通过数字液晶显示轻松实现现场标定操作，通过软件GDPF实现简单的组态设定和编程。 6、测量灵敏，刷新速度快。
7、适用于高温工况，高达200℃过程温度，当采用高温延长天线时可达300℃。
测量原理:
LD700LD型导波雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，发射能量很低的短的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转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆式或杆式探头传导，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。一种的时间延伸方法可以确保短时间内稳定和的测量。
1 故障现象
芳烃装置导波雷达液位计使用量比较大，LT3021 、LT3613出现故障的几率比较大，常见的故障现象即为液位显示与实际液位值不符。
2 原因分析
一般导波雷达液位计出现此故障原因有以下两个原因:1）介质不干净，污染了导杆；2）介质的介电常数发生了变化，导致测量不准确。
3 处理方法
1）排放:通知工艺操作人员，办好仪表工作票（联系单）。让工艺外操人员关闭仪表上下截止阀，仪表人员对液位计进行低点排放。排放后如果仪表读数保持一定值不变，则应判断为导波杆被脏污介质污染。此时对仪表进行下线（即从现场拆除），对导波杆进行清洗，清理导波杆上面的附着物，然后连表头一起进行重新校验；
2）调介电常数:如果仪表排放后显示归零，但投用后显示仍然不准，则判断为介质介电常数发现了变化，此时对仪表介电常数进行调整:a）打开显示表头盖，按向上（或向下）箭头翻动显示屏幕上面的选项，直至翻到“Dieelctec(select)”菜单；b）在屏幕出现Dieelctec(select)时按下回车键 ，屏幕面出现“！”标志，此时仪表参数为可改变模式。c）出现“！”标志后按上下键翻动选择介电常数值（1.4-1.7,1.7-3,3-10,10-100）一共四个选项，选择完后再按回车键确认，等待几秒钟后显示屏幕自动返回测量值显示页面，观察液位显示值。d）当选择的介电常数值能使仪表的显示值与实际液位值相符时，则使用用此介电常数值；当不相符时，则继续选择下一个介电常数值进行试验，直到仪表显示值与实际值相符。
4 总结
导波雷达液位计广泛应用于石油化工行业的液位测量中，掌握导波雷达液位计的常见故障及处理方法是每名仪表维修工必备的技能。本文对装置现场导波雷达液位计的常见故障和处理方法进行了简要介绍，有不当之处，敬请批评指正。
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产品简介
雷达物位计 FB8310雷达物位计
产品概述
FB8310系列传感器是***的雷达式物位测量仪表，测量距离***大35米,可以用于存储罐、中间缓冲罐或过程容器的物位测量，输出4～20mA模拟信号。
应用
采用***的非接触式测量
采用其稳定的材料制造
测量液体、固体介质的物位
可以测量介电常数＞1.8的介质
测量范围0～20m(可以扩展到35米)
采用两线制、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
4～20mA输出或数字型信号输出
分辨率1mm
不受噪音、蒸汽、粉尘、真空等工况影响
不受介质密度、粘稠度和温度的变化的影响
过程压力可达40bar
过程温度可达250℃
导波雷达液位计是为液位测量和控制系统中应用而研发的新型雷达液位仪表，可以用于指示和控制液位，可以满足大多数情况的液位测量，测量准确度高，导波雷达液位计工作原理运用了时域反射与ETS等技术。液位计变送器模块可以发射特定频率的高频窄电磁波，该电磁波沿着传感器的导波杆或钢缆传播，当发射的电磁波遇到不同的介电常数的介质表面时，电磁波会被反射回来。通过等效时间采样技术将纳秒级的传导时间放大为毫秒级别的等效时间，再采用目标识别等复杂的算法处理，并对存在的虚假回波进行有效抑制，从而实现了对液位的测量。
导波雷达液位计是一种采用直接接触的方式，将传感器导波杆或者钢缆浸入被测介质进行测量的液位仪表。液位计运用了时域反射原理，变送器模块部分产生一定频率的电磁信号沿导波传感器传播，遇到不同介电常数的介质时产生反射，单片机通过算法可以得到待测液位高度。因此，在用导波雷达液位计测量液位时，液位的变化会引起传感器特征阻抗改变。这种改变产生的反射信号通过电路采集进行捕捉后，加以处理从而得到所测的液位高度。
导波雷达液位计主要具有以下优点 :
（1）液位计的电磁波沿同轴射频电缆和导波杆或者钢缆传导，衰减程度小，功耗低，电磁波能量集中，不易扩散，抗干扰能力很强，高准确度可达±3mm。
（2）可以测量各种低介电常数的介质，介电常数的大小只影响回波幅度大小，对测量数据无影响。
（3）雾气、泡沫等引起的散杂信号对测量无影响。对于具有挥发性气体、泡沫、液位表面波动、挂料、结垢、沸腾、介电常数或密度经常变化的测量工况，都可以有效进行测量。
（4）测量不受介质密度、导电率和温度的影响，适用于高温高压工况下的测量。
（5）具有维护量小，现场调校方便，性能稳定、等优点。