705-51AA-110/7MR-A110-226雷达液位计生产

　　液体储罐的高精度监测方案

　　相比超声波仪表，雷达料位计不受蒸汽、真空或压力（10MPa）影响。某原油储罐应用显示，26GHz雷达在ε=2.1介质中保持±3mm精度。两线制设计功耗<4mA，满足本安防爆要求（Ex ia IIC T6）。最新智能算法通过多点平均抑制液面波动，使动态误差降低80%。导波雷达（GWR）利用探杆穿透泡沫层，真实液位检出率>99%，特别适用于发酵罐等复杂工况。

　　1、应用:液体、固体颗粒2.测量范围:20米3.过程连接:螺纹、法兰4.介质温度:-40~250℃5.过程压力“-0.1~2MPa6.精度:±3mm7.频率范围:100MHz-1.8GHz8.防爆登记:Exia Ⅱ CT6 Ga Exd ia Ⅱ CT6 Gb9.防护登记:IP6710.信号输出:4…20mA/HART(两线）

　　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(3×10八立方米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。我们把上部死区的较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(较低可测。

　　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。

　　705-51AA-110/7MR-A110-226雷达液位计生产

　　雷达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绳传播，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。

　　反射的脉冲信号沿缆绳传导到仪表电子线路部分，微处理器对此信号进行处理，识别出微波脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由软件完成，距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比:D=C×T/2 其中C为光速因空罐的距离E已知，则物位L为:L=E-D

　　通过输入空罐高E（=零点），满罐高F（=满量程）及一些应用参数来设定，应用参数将自动使仪表适应测量环境。对应于4－20mA输出。

　　液体及固体测量，复杂过程条件。

　　参数:          工作频率:6.8GHZ

　　测量范围:缆式:0-30m；杆式、同轴式:0-6m

　　重复性:±3mm

　　分辨率:1mm

　　采样:回波采样55 次/s

　　响应速度:>0.2S（根据具体使用情况而定）

　　输出电流信号:4-20mA

　　精度:0.2s（根据具体使用情况而定）

　　电流信号:4…20mA

　　精度 :<0.1%

　　天线材质  YYD801、YYD802为PP/PTFE

　　YYD803 为316L不锈钢

　　通讯接口 HART通讯协议

　　过程连接 HHD801 （PP，PTFE天线） :G1-1/2 316L不锈钢，:

　　YYD802（棒式天线） :翻边法兰DN50，DN80，DN100，DN150

　　YYD803（喇叭口形式天线）:法兰DN50，DN80，DN100，DN150，DN200，DN250

　　电源 电源:24V DC（+/-10%），波纹电压:1Vpp

　　耗电量:max22.5mA

　　环境条件 温度:－40℃…＋80℃

　　容器压力（表压）－1…40bar

　　防爆认 ExiaII C T6

　　外壳保护等级 IP68

　　两线制接线 供电和信号输出共用一根两芯导线

　　电缆入口:2个M20×1.5（电缆直径5…9mm）

　　测量原理   通过浸入过程介质的导波杆引导低功率、纳秒级微波脉冲，进行液位物位测量。当微波脉冲抵达具有不同介电常数的介质时，部分能量被反射回变送器。   变送器利用次反射的余波测量界面位置。在上层产品表面未被反射的部分微波继续向下直达下层产品表面然后也被反射回来。其波速取决于上层产品的介电常数。发射脉冲与反射脉冲之间的时间差被换算成距离，由此计算出总体液位或界面位置。反射强度取决于被测产品的介电常数。介电常数值越高，反射强度越大。

　　导波雷达技术的优势高度、的直接液位测量，无需对变化的过程条件（如密度、导电性、粘度、pH、温度和压力）进行补偿。无活动部件、无需重新标定，将维护工作减到少适用于蒸汽、粉尘、湍流和泡沫工况适用于几何形状复杂或存在干扰物的小型储罐，而且不受旁通管机械设计的影响由上而下的安装方式可大程度地降低泄漏风险

　　高度的应用灵活性

　　5300 系列的特性能更优，适用于更多应用；适用于大多数液体和固体的液位/物位应用，以及液体界面位置测量应用；实现多方面，其中包括过程容器、控制和，即使是具挑战性的应用场合也能妥善处理，十分；可广泛选择材料、过程连接件、导波杆类型和配件；通过多种选项，您可以找到适合现有旁通管的产品或带有罗斯蒙特 9901 高品质旁通管的完整组件；动态蒸汽补偿选项自动对蒸汽空间介电常数的变化进行补偿。

　　佳性能与正常运行时间的直接切换技术 (DST) 与导波杆末端探测 (PEP) 可提高测量能力和性；能够将单管导波杆用于长测量范围、障碍物和低介电常数场合，确保在更多应用（如粘性介质）中具有性；对于具有挑战性的应用场合（如塑料颗粒和易沸腾的烃类产品），导波杆末端探测提供备份功能；智能电流接口具有更稳定的微波和 EMI 性能，可使外部干扰造成的影响小。

　　设计坚固，性高无与伦比的重型导波杆解决方案具有多层保护，可用于端温度和端压力；回波逻辑和智能软件功能具有更佳的能力，可跟踪表面，检测整个容器的状况；防溢罐保护和集成系统 SIL3 适用性均经过第三方认；电子部件和电缆连接位于单独的隔室中，操作更，并且更能受潮；带有验反射器，可轻松验变送器，检测高液位条件；

　　技术规格液体和半液体液位，和/ 或液体/ 液体界面，或固体物位；5301 型用于液位或全浸没界面测量；5302 型用于液位和界面测量；5303 型用于固体物位测量；微波输出功率额定 300 μW，大 45 mW；湿度0 - 100％ 相对湿度；启动时间小于 40 秒；输出:两线制， 4—20 mA。将数字过程变量叠加在 4-20 mA 信号上，符合 HART 协议的主机都可调用。HART 信号可用于多站模式。

　　液位计导波雷达:原理、应用与优势

　　液位计导波雷达是一种的测量设备，它利用微波雷达技术来检测和测量液体的水平或垂直位置。这种设备的出现，为工业生产、环境保护等领域带来了大的便利。本文将详细介绍液位计导波雷达的工作原理、应用领域以及其优势。

　　一、液位计导波雷达的工作原理

　　液位计导波雷达的工作原理主要基于微波雷达技术。微波雷达是一种利用微波信号进行距离测量的设备，其工作原理是发射微波信号，通过接收反射回来的信号，计算出目标物体的距离。

　　在液位计导波雷达中，微波信号被发射到被测液体中，然后通过液体的表面反射回来。这些反射回来的信号被雷达接收器接收，并通过计算反射时间和微波的传播速度，可以地计算出液体的位置。

　　二、液位计导波雷达的应用领域

　　液位计导波雷达由于其高精度和性，被广泛应用于各种需要测量液体位置的场合。

　　1. 工业领域:在化工、石油、食品等行业中，液位计导波雷达被广泛用于储罐、管道等设备的液位测量，以确保生产过程的和效率。

　　2. 领域:在污水处理、海洋监测等领域，液位计导波雷达可以帮助我们准确地了解水体的深度和质量，从而地保护环境。

　　3. 农业领域:在农田灌溉、水库管理等方面，液位计导波雷达可以帮助我们准确地控制水位，从而提高水资源的利用效率。

　　三、液位计导波雷达的优势

　　1. 高精度:液位计导波雷达可以地测量液体的位置，其精度可以达到毫米级别，远高于传统的液位测量方法。

　　2. 非接触测量:液位计导波雷达可以在不接触液体的情况下进行测量，避免了传统测量方法可能带来的污染或损坏问题。

　　3. 抗干扰能力强:由于微波信号的性，液位计导波雷达对环境的干扰能力强，可以在各种复杂环境下稳定工作。

　　4. 维护简单:液位计导波雷达的结构相对简单，维护成本较低，可以大大降低使用和维护的难度。

　　总结，液位计导波雷达是一种、准确、的测量设备，它的出现大地推动了各个领域的发展。随着科技的进步，我们相信液位计导波雷达的应用将会更加广泛，为我们的生活带来更多的便利。