FMP57-AAACCALCA4GGE+AKPB雷达物位计批发

　　工业环境中的抗干扰设计

　　工业现场存在蒸汽、粉尘等干扰因素，雷达传感器通过频率调制（FMCW）和数字滤波技术增强信噪比。某水泥厂应用案例表明，80GHz传感器在粉尘浓度100g/m³时仍保持可靠检测，而26GHz型号已出现信号衰减。双雷达互补系统可消除搅拌器叶片造成的虚假回波，检测准确率提升至99.5%。最新自适应算法能自动识别并屏蔽固定障碍物（如扶梯）的干扰反射，安装灵活性提高30%。EMC设计满足工业4级标准，可抵抗1kV/1MHz高频干扰。

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　　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。

　　导波雷达液位计的详细介绍

　　导波雷达液位计是一种液体高度测量仪，其设计基于时间行程的原理。 测量开始后，雷达波以光速运行，运行时间可以用电子元件转换为物位信号。

　　仪表测量从基准点到材料表面的距离，探针发出高频脉冲沿电缆传播。 当脉冲撞到水位表面时，在原路上反射回来，被仪表内的接收机接收，将时间信号转换成物理信号。

　　导波雷达液位计测量结果准确，不受以下因素影响

　　水体密度、固体材料松散情况、温度、投入时粉尘、水体表面泡沫等不影响测量。 使用同轴棒式探针的测量不受罐体和短管内部结构的影响，可以更换探针和探针。

　　轨道雷达液位计的优点:

　　雷达水位计可连续测量水体、粒子和浆料等，测量结果不受介质种类、周围环境温度变化、惰性气体和蒸汽、粉尘、泡沫等影响。

　　测量精度为5mm，量程为60米，即使在250的高温、40公里的高压环境下，事项也能够测量，雷达液位计也适用于爆炸危险区域。

　　耐蚀性高:轨道雷达液位计应用于水液罐、酸碱罐、浆罐、固体颗粒、小型储油箱。 各种导电性、非导电性介质、腐蚀性介质。

　　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。

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　　一、工作原理

　　JK系列智能雷达液位计是嘉可仪表推出的新一代高性能物（液）位测量解决方案产品。雷达液位计采样方式为非接触式，通过天线系统发射、接收能量很低的微波脉冲，雷达接收到微波脉冲并将其传输给处置电路，处置电路通过智能化的软件识别出正确的回波，距离被测物表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比:

　　D = C *T/2

　　其中C为光速，因安装高度（雷达天线到0参考点的距离）E已知，则物（液）位L为:L=E-D

　　嘉可仪表JK系列雷达液位计种类，主要有缆绳式导波雷达液位计、杆式导波雷达液位计、喇叭口天线型雷达液位计、防腐四氟型雷达液位计、水滴型天线雷达液位计、卫生型平板雷达液位计、PFA桶天线雷达液位计、水利雷达液位计、高温型雷达液位计、高频雷达液位计、调频波FMCW型雷达液位计等。

　　二、智能雷达液位计产品特点

　　1、不受温度、压力等外界环境影响；

　　2、波束小，能量集中，抗干扰能力强，度高；

　　3、系统设计采用工业级标准芯片，稳定性高，工作温度范围宽；

　　4、128*64点阵图形液晶，可同时显示水位、流量、累计流量和系统时间；

　　5、RS485通信接口，可实现数据的远距离传输；

　　6、软件设计智能化，有多种标准渠型可选，还可对非标准的水槽进行现场组态；

　　7、集成了温度补偿电路，可消除温度对测量数据的不良影响；

　　8、精度高、稳定性好；

　　9、低功耗；

　　10、主控制器和传感器采用分体式设计，并可按照现场环境改换不同量程的传感器；

　　11、结构、安装便捷；

　　12、防潮、防尘、防绣蚀；

　　13、防雷击、防射频干扰；

　　三、适用范围

　　1、水文测量与监控

　　2、城市及供水系统

　　3、循环水及污水处置系统

　　4、工业现场液位、流量的测量与控制

　　进入炼油厂的原油虽然在之前的开采、集输过程中已经经过多次脱水，但仍有0.3%的含水量，因此炼油厂储运车间罐区的日常工作中，原油脱水仍是一项重要工作，而油水界位的准确测量则是原油充分脱水的关键。

　　现场工艺和工况介绍

　　本案例的现场是3座300m³的立式沉降罐，高度8900mm，操作温度为20~50℃，常压。原油储罐中经一次脱水后的含油污水输送到这3座立式沉降罐进行二次脱水。含油污水需在沉降罐静止24小时，依靠自然沉降机理将介质中的油水进行分离。，根据油水界位的指示，完成充分脱水后的原油被再次输送回原油储罐。

　　在沉降罐二次脱水的整个生产过程中，如果油层和乳化层厚，会造成导波雷达液位计信号大幅衰减。另外，由于冬季罐内外温差大，还会导致天线上形成结露、甚至结霜。因此，该工况对导波雷达的油水界位测量提出了很高的挑战。

　　原油储罐排水除油操作画面

　　VEGA解决方案

　　客户根据现场工况综合考量后，决定使用VEGAFLEX 81导波雷达液位计来进行测量:配置2mm缆式天线，方便运输，并通过底部配重或固定的方式减轻天线摆动，适合大中型储罐和料流冲击较大的工况；测量精度高，仅为±2mm；具有两路4...20mA电流输出，可同时输出液位和界位信号。

　　VEGAFLEX 81导波雷达

　　同时，现场配备了VEGADIS 81罐旁显示仪，方便巡检和维护。该显示仪操作界面友好，设置简单，还可以显示清晰的回波曲线。

　　VEGADIS 81罐旁显示仪

　　功能强大的VEGA导波雷达液位计

　　01 信号强劲，电磁波在传输过程中要克服天线结露或结霜、原油层、乳化层等多个因素的影响，但VEGAFLEX 81由于信号强劲，可以保持液位和界位信号稳定、。

　　02 导波雷达VEGAFLEX 81基于脉冲波的测量原理，因此不受测量介质密度变化的影响。

　　03 导波雷达VEGAFLEX 81无需带料调试，调试简单。

　　04 多种信号输出方式，可以提供两路4...20mA电流信号，一台表可以同时测量和输出液位和界位信号。

　　05 每次液位放空后，导波雷达自动开启虚假信号抑制功能，减少粘附对测量的影响。

　　使用效果

　　通过与工艺生产部门的密切沟通，操作人员配合我们完成液位和界位的标定，使导波雷达的性能与现场工况结合。

　　如上图所示，VEGAFLEX 81液位和界位信号清晰，测量准确，而且自2021年投运以来，运行一直稳定、，了客户的信任和赞许。