CPR6400-IXXBFECHAMA雷达液位计供应商

　　特殊介质测量的定制方案

　　高温熔体（＞400℃）测量采用水冷法兰（流量2m³/h）保护传感器，波导延伸管耐温达800℃。强粘附性介质使用自清洁天线，每秒1次的微振动防止挂料。某沥青储罐应用案例中，带刮刀装置的传感器使维护周期从1周延长至6个月。卫生型设计满足3A标准，Tri-Clamp快装接口表面粗糙度Ra＜0.8μm。最新研发的透波窗口材料（如蓝宝石）可测量ε＜1.4的超低介电常数介质。

　　导波雷达液位计是接触式物位测量，采用时域反射技术（TDR）电子单元发射微波脉冲沿着导波杆（缆）传播，当接触被测介质时，产生反射信号由电子部件接收，计算发射到接收的间隔时间，转换为被测介质的距离。导波雷达液位计测量原理如图1所示。通过测量发射脉冲与反射脉冲的时间差，并通过以下公式即可计算出被测物质到仪表法兰的距离:2D=Ct （1）

　　式中:C为光速；T为发射脉冲与反射脉冲时间差；D为空间距离。

　　根据设定的满罐和空罐位置，通过以下公式即可计算出物料高度并输出4~20mA电流:

　　物料高度:L=E-D （2）

　　输出电流:Io=4+L×16/E （3）

　　式中:L为物料高度；E为量程。

　　导波雷达液位计适合测量液/液界面，如油水界面，油与水、油与酸、低介电的有机溶剂（甲苯、苯、环己烷、己烷、松节油和二甲苯）和水或酸。测量液/液界面应注意以下几点:

　　（1）介电常数较低的介质位于上部。

　　（2）两种液体的介电差异不低于10。

　　（3）上层介质的介电常数是已知的，该参数可在现场确定。

　　（4）上层介质的大厚度取决于其介电常数。

　　（5）上层介电常数下限＜3，下层介电常数上限＞20。

　　（6）可同时进行液位测量和界面测量。

　　导波雷达液位计可用在几何尺寸小的容器，也可用在旁通管和各种尺寸的储罐，适用于测量多种粉尘和谷物等。导波雷达液位计测量特性:

　　（1）无可活动机械部件，维护成本低。

　　（2）安装方便，支持罐顶安装或旁路管顶部安装。

　　（3）适用于液面、界面和粉末状或小颗粒状固料的物位测量。

　　（4）不受介质密度和pH值等物理参数变化的影响且无需进行补偿。

　　（5）适用于高温、低温、蒸汽和高压场合。

　　导波雷达液位计使用过程中微波沿导波管向下传导，尽量避免导波杆周围出现金属干扰或物料堆积的情况发生。导波雷达有的诊断功能，具有检测导波杆聚积物的能力。导波雷达液位计的结构由3个部件组成，即雷达变送器、过程密封件和导波杆。过程密封件和导波杆使得低能脉冲微波以光速沿其向下发送，在导波杆与物位（气/物、气/液或液/液界面）的交点通过导波杆被反射回雷达变送器。雷达变送器接收导波杆的测量信号，然后对这些信号进行处理并提供稳定的输出信号。

　　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。

　　智能诊断与预测性维护功能

　　现代传感器集成自诊断系统，实时监测天线污染、电子元件老化等状态。信号质量指数（SQI）低于70%时触发维护警报，某粮油企业应用后故障停机减少60%。温度漂移补偿算法使长期稳定性达0.01%/年。边缘计算功能可在本地完成95%的数据处理，仅上传关键参数降低带宽需求。通过分析历史回波曲线变化趋势，能提前2周预测介质特性改变导致的测量偏差。

　　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。

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　　雷达料位计在电厂中的应用∵火力发电厂原料仓（煤灰）高粉尘和液位计水汽的凝结现象。一直是物/液位测量的重大难题，本文主要详细阐述了RBRDZB-71-6-C雷达料位计针对这一复杂工况提出了解决方案。一．说明我国是个产煤大国，以煤炭为原料的行业比较多。如煤化工，煤制油，煤发电，其中煤发电的主要燃料就是煤，在电厂发电过程中是由煤燃烧水冷壁带动汽轮机发电，水变成高温水。煤燃烧变成灰。∴发电厂中的煤水灰监测测量显得尤为重要。标志着发电的稳定性，火力电厂的稳定运行。为了提高电厂的发电效率，以及稳定的自动化运行水平，在生产过程中，煤/灰在输送过程中产生的高粉尘，水经过加热流转过程中产生的凝结现象。给测量带来了更高的要求。雷达料液位计RBRDZB-71-6-C可以根据现场的介质，软件自带增益功能，根据现场介质的介电常数系统自动调节。可以穿透高粉尘，以及在水蒸气凝结雷达天线的情况下，依然稳定运行。二．在选择电厂物液位传感器时，需要考虑以下几个因素使用接触式传感器、非接触传感器？接触型重锤料位、导波雷达。非接触型超声波、激光，雷达。都需要一些场景限制。如选择不当，要么维护量大。要么达不到测量效果。例如电厂中的料位测量煤、灰在输送过程中料面形状为不规则性，在进料卸料过程中料面形状为凹凸状并带有大量粉尘。重锤物位计测量。（属于间歇式测量）不间断的利用重锤上下接触测量，精度低，经常出现埋锤断缆现象，维护量大。使用超声波或激光传感器的方法测量不稳定且测量不准。因为声音传播的速度在很大程度上取决于它传播的介质，导致声波测量穿过空气中的灰尘。而激光则需要可见性环境测量。电厂中煤、灰、水蒸汽，泡沫等恶劣工况是一直存在的，导致一些传感器测量失败。普通雷达料液位计胜任，煤、灰。水汽凝固、高粉尘粘结现象造成雷达天线堵塞，经常清理雷达天线粉尘否则不能工作。因为普通雷达发送频率低，波束较大，回...

　　化工领域需满足ATEX/IECEx防爆认，隔爆型（Ex d）外壳可承受内部1.5MPa爆炸压力。本安型（Ex ia）设计将回路能量限制在1.2W以下，适用于Zone 0区。传感器整体防护等级达IP68，可短时浸入10米水深。某海上平台应用案例显示，通过SIL3认的冗余传感器系统，平均无故障时间（MTBF）超过15年。光纤传感技术彻底消除电火花风险，已应用于氢气储罐监测。

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　　1、防腐导波雷达物位计产品概述:

　　防腐导波雷达物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，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、精度高等特点

　　防腐导波雷达物位计具有低维护，高性能、高精度、高性，使用寿命长等优点。在与电容，重锤等接触式仪表相比较，具有无可比拟的性。微波信号的传输不受大气的影响，所以它可以满足工艺过程中挥发性气体、高温、高压、蒸汽、真空及高粉尘等恶劣环境的要求。该产品适用于高温、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**应用于冶金、建材、能源、石化、水利、粮食等行业。

　　2、导波雷达物位计技术参数:

　　应    用:腐蚀性液体

　　测量范围:杆式6米/缆式20米

　　过程连接:法兰

　　过程温度:-40~120℃

　　过程压力: -0.1~2MPa

　　精    度:±3mm

　　频率范围:100MHZ~1.8GHZ

　　防爆等级:Exib IIC T6 Gb

　　防护等级:IP67

　　信号输出:4—20mA/HART（两线）

　　3、防腐导波雷达物位计使用说明:

　　测量原理

　　防腐导波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。

　　输入

　　反射的脉冲信号沿缆绳传导至仪表电子线路部分，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智能软件完成，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

　　输出

　　通过输入空罐高度 E（= 零点），满罐高度 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。

　　测量范围

　　F---- 测量范围

　　E---- 空罐距离

　　B---- 顶部盲区

　　K---- 探头到罐壁的***小距离

　　顶部盲区是指物料***高料面与测量参考点之间的***小距离。

　　底部盲区是指缆绳***底部附近无法***测量的一段距离。

　　顶部盲区和底部盲区之间是有效测量距离。

　　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。