SYRD90X雷达物位计厂

　　通信协议与系统集成能力

　　标准4-20mA+HART输出兼容传统DCS系统，PROFIBUS PA/FF总线支持多设备级联。无线HART版本采用2.4GHz频段，单节点功耗＜20mW，电池寿命达5年。某智能工厂项目通过OPC UA接口实现传感器数据直连MES系统，采样周期缩短至100ms。最新IO-Link 1.1版本支持参数远程配置，调试时间从4小时压缩至15分钟。云端接入的物位数据可用于预测库存周转，精度达0.1m³。

　　固体散料测量的技术突破

　　低介电常数（ε＜2）粉料测量是行业难题，80GHz雷达传感器通过增强发射功率（＜20mW）和窄波束（＜4°）提升信号反射率。某电厂粉煤灰仓实测显示，传统26GHz雷达回波强度仅-90dBm，而80GHz型号达-65dBm。粉尘环境需配备0.3MPa压缩空气吹扫装置，天线积灰。多目标识别算法可区分下落物料与料位面，动态测量误差控制在0.5%FS以内。料仓倾斜时，三维建模技术能自动补偿斜面导致的测量偏差。

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　　由于采用了的微处理器和的EchoDiscovery回波处理技

　　术，导波雷达物位计可以应用于各种复杂工况。

　　多种过程连接方式及探测组件的型式，使得导波雷达物位计适于各

　　种复杂工况及应用场合。如:高温、高压及小介电常数介质等。

　　采用脉冲工作方式，导波雷达物位计发射功率低，可安装于各种

　　金属、非金属容器内，对人体及环境均无伤害。

　　同轴杆式的探头测量不受罐体及安装短管的内部结构的影响。

　　探杆和探缆可更换。

　　雷达物位计，也被称作雷达料位计、雷达液位计等，主要具有无线电检测和测距的功能。因此，雷达物位计一般用于测量目标点到雷达物位计之间的距离的。

　　由于雷达物位计是通过发射物理特性类似于光速的电磁微波，所以它的发射频率很高，波长很短，因此通过持续不断的发射高频率的电磁波除了可以探测到雷达物位计与待测物料之间的距离之外，还可以通过其发射、接收电磁波信号之间的时间变化差值计算出待测物料的移动情况，包括移动速度、转动角度等。

　　相对于传统的红外线测距等方法，雷达物位计其实在价格上并不占优势。但是由于雷达物位计的电磁微波能在温度、压力变化较大，有惰性气体或易挥发性气体、强粉尘等工况环境下不受干扰，因此它广泛的应用于煤炭、造纸、钢铁、水泥、食品、电力、石化等行业领域。

　　综上所述，雷达物位计一般用于测量雷达物位计与待测物料之间的距离，形状，方位，高度以及待测物料相对雷达物位计的位移情况等位置移动等信息。赢润研发生产的高频智能雷达物位计分为接触式雷达物位计和非接触式雷达物位计两大类，采用的新型的微处理器，能发射26 GHz的高频超声波信号，适用于反应釜、耐温、耐压、轻微腐蚀性液体等高温、高压复杂工况下物料信息的探测。

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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。

　　——Shenzhen Jiwei Automations Ltd.——

　　百 · 科

　　雷达物位计作为一种的非接触式物位测量仪表，其工作原理基于电磁波的传播和反射特性。

　　本文将详细介绍计为Rada-11雷达物位计的工作原理，包括发射雷达波束、波束与物体互作、检测反射波时间、计算物位高度、显示输出结果等方面，并探讨其在多种应用环境中的表现以及高测量准确度的特点。

　　Rada-11雷达物位计

　　一、发射雷达波束

　　计为Rada-11雷达物位计通过内置的发射器向目标物体发射高频雷达波束。

　　这些波束通常以脉冲或连续波的形式发射，具有特定的频率和波形。

　　发射的雷达波束在空间中传播，直到遇到目标物体。

　　二、波束与物体互作

　　当雷达波束遇到目标物体时，部分波束能量会被物体表面反射回来。

　　反射的波束能量取决于物体的材质、形状、大小以及表面特性等因素。

　　物体的不同特性会对反射波束产生不同的影响，这也是雷达物位计能够区分不同物体的关键。

　　当雷达波束遇到目标物体时，

　　部分波束能量会被物体表面反射回来

　　三、检测反射波时间

　　雷达物位计通过内置的接收器检测反射回来的波束。

　　接收器会记录从发射波束到接收反射波束的时间差。

　　这个时间差与雷达波束的传播速度（即光速）相乘，可以得到雷达波束与目标物体之间的距离。

　　四、计算物位高度

　　基于接收到的反射波时间，雷达物位计可以计算出目标物体的距离。

　　在物位测量中，这个距离即为物位高度。

　　通过一定的算法和数据处理，雷达物位计可以将这个距离转换为实际的物位高度值。

　　基于接收到的反射波时间，

　　雷达物位计可以计算出目标物体的距离

　　五、显示输出结果

　　雷达物位计通常配备有显示模块或通讯接口，用于将计算得到的物位高度值进行显示或输出。

　　用户可以通过显示模块直接查看当前的物位高度，也可以通过通讯接口将数输到上位机或控制系统进行进一步处理和分析。

　　六、多种应用环境

　　计为Rada-11雷达物位计凭借其的性能，适用于多种应用环境。

　　无论是室内还是室外，无论是液体还是固体物料，雷达物位计提供的物位测量解决方案。

　　同时，雷达物位计还具有一定的抗干扰能力，能够在复杂的电磁环境中正常工作。

　　Rada-11雷达物位计凭借其的性能，

　　适用于多种应用环境

　　七、测量准确度高

　　雷达物位计的测量准确度高，通常可以达到毫米级甚至更高的精度。

　　这得益于其采用的高频雷达波束和的信号处理技术。

　　高频雷达波束具有较短的波长和较好的穿透能力，能够更准确地测量物体的距离和高度。

　　同时，计为Rada-11雷达物位计还采用了一系列算法和校正方法，以消除环境因素和干扰对测量结果的影响，从而提高测量准确度。

　　计为Rada-11雷达物位计还采用

　　了一系列算法和校正方法，以消除

　　环境因素和干扰对测量结果

　　的影响，从而提高测量准确度

　　八、原理总结

　　综上所述，雷达物位计通过发射雷达波束、检测反射波时间、计算物位高度等步骤实现对目标物体的非接触式测量。

　　其工作原理简单明了，同时具有较高的测量准确度和广泛的应用范围。

　　在实际应用中，雷达物位计已成为许多行业进行物位测量的重要工具之一。