MRL-VM30-1B0M-BF00-0718/WXN雷达物位仪表生产

　　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。最新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。

　　导波雷达液位计原理

　　导波雷达液位计是一种非接触式的液位测量仪表，广泛应用于石油化工、电力、冶金、水处理等行业。它利用微波（或超声波）技术，通过发射和接收电磁波，检测液体表面与探头之间的反射信号，从而测量液体的高度。本文将详细介绍导波雷达液位计的原理及其优点。

　　一、导波雷达液位计原理

　　1. 发射原理

　　导波雷达液位计的发射原理是利用微波（或超声波）技术，通过天线向被测液体发射一定频率的电磁波。当电磁波遇到被测液体时，部分能量会被吸收，另一部分能量会反射回天线。反射回来的信号强度与被测液体的高度有关。

　　2. 接收原理

　　导波雷达液位计的接收原理是利用天线接收反射回来的电磁波。由于电磁波在空气中传播速度较快，因此反射回来的信号具有较强的时间延迟。通过对这些信号进行处理，可以计算出电磁波从发射到接收所需的时间，从而推算出液体的高度。

　　3. 数据处理与显示

　　导波雷达液位计的数据处理主要包括对反射信号的时间延迟进行计算和处理。根据电磁波传播速度和传播距离的关系，可以计算出液体的高度。同时，导波雷达液位计还可以将测量结果以数字形式显示出来，方便用户进行实时监控和调整。

　　二、导波雷达液位计的优点

　　1. 非接触式测量:导波雷达液位计无需与被测液体直接接触，避免了传统液位测量方法中可能出现的污染、磨损等问题。

　　2. 高精度测量:导波雷达液位计采用的微波（或超声波）技术，能够实现对液体高度的测量，误差范围通常在±0.1%以内。

　　3. 适用范围广:导波雷达液位计可用于各种类型的液体测量，如水、油、酸碱等，且不受介质密度、温度、压力等参数的影响。

　　4. 抗干扰能力强:导波雷达液位计采用的信号处理技术，能够在复杂的环境中稳定工作，不易受到外部干扰的影响。

　　5. 易于安装和维护:导波雷达液位计结构简单，安装方便，维护成本较低。同时，其无易损件，使用寿命长。

　　总之，导波雷达液位计凭借其非接触式测量、高精度、抗干扰能力强等优点，在各行业得到了广泛的应用。随着科技的不断发展，导波雷达液位计的性能将进一步提高，为人们的生产生活带来更多便利。

　　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℃

　　MRL-VM30-1B0M-BF00-0718/WXN雷达物位仪表生产

　　导波雷达液位计是化学工业中的液位计。 从导波雷达发出的高频微波脉冲沿着感知单元(钢丝绳或钢棒)传播，遇到被测定介质，介电常数急变而引起反射，脉冲能量的一部分被反射。 发射脉冲和反射脉冲的时间间隔与被测量介质的距离成比例。 导波雷达液位计是基于这个原理开发的。

　　导波雷达液位计的优点

　　1 .功耗低。 GWR输出给导波探测器的信号能量小，是正常雷达发射能量[1mW]的约10%约0.1mW]。 这是因为导波为从信号到液面的往返传输提供了有效的通路，使信号衰减保持在限度，能够测量介电常数低的介质液位，而且导波雷达的功耗小，所以采用回路电力而不是单独的交流电力，大幅度节省了安装费用。

　　2 .由于信号在导波中传播不受液面变动和罐中的障碍物等的影响，所以计量器接收的返回信号的能量相应强，约为发射的能量的20% (既定的0.02mW] )，而且返回信号中的干扰性杂波信号小，除测量信号外

　　3 .介电常数的变化对测量性能没有明显的影响。 导波雷达和普通的雷达一样，使用传输时间测定介质液位，从烃类[介电常数2~3]液体表面或水[介电常数80]面反射回来的时间相同，不同的只是信号宽度[强度]的不同。 普通雷达考虑介质的影响，比较回来的各种信号很难从杂波信号中检测出真液位信号，但是导波雷达只需要测量电磁波的传输时间，不需要信号的处理和识别。

　　4、光速的电磁波一定，不需要为了改变仪表范围而进行移动，不需要现场标定，只要在现场输入相关参数就可以使用。 多个仪表在检查台几分钟就完成了构成调整，构成时，需要连接24VDC的电源，提供每个罐的测定参数。

　　5 .介质密度的变化不影响测量，介质密度的变化影响浸渍在介质中的物体受到的浮力，但电磁波在导波中传播的影响没有。

　　6、雾和泡沫对测量没有影响，电磁波不会在空间中传播，雾不会引起信号衰减，泡沫也不会散射信号而失去能量。

　　7 .介质在导波上的沉积和污染对液位测量的影响小。 介质对探针的污染对测量液位的影响分为膜状污染和桥2种。

　　膜状污垢是液面水平下降时，高粘度液体或轻油浆在探针上形成的被复层。 由于这种污垢均匀地涂复在探针上，因此对测量几乎没有影响，但是架桥性污垢的形成会引起明显的测量误差，块状或条纹状的介质污垢附着在导波体上，或者桥接在两个导波体之间，在这一点上就能测量假液位。 导波雷达液位测量技术的进一步发展可以减少或消除这种测量误差。8、导波雷达水平计的价格基本上与其他常用的水平测量仪(例如，浮动水平计等)等同，远低于正常交流电力、电磁波在空间中传播的正常雷达水平计。

　　导波雷达液位计的功能特性

　　用导波雷达液位计测量液位是合适的方法

　　导波雷达液位计测量不受水箱形状的影响

　　导波雷达液位计不受介电常数、温度、压力、密度的影响

　　不受仓库表面变动、粉尘、蒸汽、泡沫的影响

　　导波雷达液位计的测量长度可以灵活改变，不需要标定

　　测定结果为高精度、再现性、高分辨率

　　测量范围是二十四米

　　适用介质温度范围-50 600

　　适用压力范围为40bar

　　导波雷达液位计有多种探针类型和材质

　　可以选择数字显示

　　导波雷达液位计的安装

　　1 )顶部直接安装，导波雷达的导波杆直接安装在容器的上端，安装方式有螺钉和法兰两种，一般插入容器内部的导波杆的长度在设计要求的测量范围内。

　　2 )安装测量筒，导波雷达的导波杆安装在测量筒的上端，测量筒连接到容器上，一般测量筒的侧方连接口的距离在设计要求的测量范围内。

　　导波雷达液位计原理

　　从波雷达发射的高频微波脉冲沿着探测单元传播，遇到被测量介质，介电常数急剧变化，引起反射，部分脉冲能量被反射回来。 所述发射脉冲和反射脉冲的时间间隔与被测量介质的距离成比例。

　　在容器中存在两种不同的介质，上层介质的介电常数小，下层介质的介电常数大的情况下，当高频微脉冲沿探针向上层介质传播时，由于该介电常数小，所以少的能量在该层的界面反射，大部分能量在上层的因此，导波雷达是一种可以测量两种不同介质的接口，其测量条件是上层介质不导电，或者介电常数比下层介质小10以上。

　　导波雷达液位计的技术参数如下:

　　精度 液体:量程小于15m时，±5mm；量程大于15时，测量值5mm±0.05%

　　温度 飘移 0.01%/℃，重复性 2mm，介质温度 -50～250℃，法兰温度 -30～200℃/-30～150℃，防爆型环境温度 -30～60℃/-30～55℃，防爆型耐压 40bar，表头显示 LCD，可选标准输出 4～20mA/HART，故障诊断输出 22mA，供电 18～35VDC/ 小于28VDC，防爆型外壳材料 铸铝还氧涂层，防护等级 NEMA(IP65)，防爆 ATEX II 1G 或II 1/2 D T 100℃ EEX ia II C T6...T3或EEX ia II B T6...T3，重量 2Kg(无探头)

　　MRL-VM30-1B0M-BF00-0718/WXN雷达物位仪表生产

　　主营产品:

　　超声波液位计  Endress+Hauser仪表  E+H电磁流量计  E+H压力变送器  E+H超声波液位计  横河EJA压力变送器  YOKOGAWA仪表  横河电磁流量计  横河涡街流量计  E+H恩德斯豪斯仪表  西门子压力变送器  西门子超声波液位计  西门子电磁流量计  西门子温度变送器  西门子阀门定位器  和利时DCS模块卡件  KROHNE科隆仪表  贺德克HYDAC液压产品  Fisher费希尔阀门  磁翻板液位计

　　德国VEGA导波雷达液位计

　　雷达液位计属于通用型雷达液位计，它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。探头发出高频脉冲在空间以光速传播，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。

　　通过天线系统发射并接收能量很低的短的微波脉冲。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短时间内稳定和高精度的测量。即使工况比较复杂的情况下，存在虚假回波，用*微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波。天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由脉冲软件完成，精度可达到毫米级。

　　德国VEGA导波雷达液位计

　　智能雷达物位计适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量，适用于温度、压力变化大；有惰性气体及挥发存在的场合。

　　可更换杆12毫米的基本型式

　　氨气应用同轴版21.3毫米

　　同轴型21.3毫米单孔

　　同轴型21.3毫米多孔

　　同轴型42.2毫米多孔

　　可交换杆8毫米

　　可交换杆12毫米

　　重力重交换电缆2毫米

　　重力重交换电缆4毫米

　　以中心重量为基准的可更换电缆2毫米

　　以中心重量为基准的可更换电缆4毫米

　　无重量可互换电缆4毫米

　　可更换的PFA涂层电缆4毫米，无涂层

　　系列:E+H质量流量计，E+H电磁流量计，E+H涡街流量计，E+H雷达液位计，ABB电磁流量计，科隆电磁流量计，横河电磁流量计，横河涡街流量计，艾默生质量流量计，，VEGA雷达液位计，VEGA导播雷达，罗斯蒙特3051压力变送器，横河EJA压力变送器，罗斯蒙特475手操器，

　　国产系列:电磁流量计，涡街流量计，雷达液位计，超声波液位计，孔板流量计

　　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。