NYRD-L10雷达物位计工厂
智能雷达水位计基于时间测量的电磁波测距技术。传感器发射电磁波照射水面并接收其回波，由此获得水面至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。
智能雷达水位计，是工业测距雷达在水位测量领域的应用，实现了水位计向高精度（毫米级），大量程(35米)，高，安装简便，免维护的技术跨越。
智能雷达水位计通过标准信号接口，与计算机、PLC等连接，也可以与相应的显示、记录、控制装置（如RTU）连接，构成水位监测系统。
固体散料测量的特殊挑战
低介电常数粉料（ε<2.5）易导致信号衰减，80GHz雷达通过4°窄波束和增强发射功率（20mW）提升检测能力。某水泥厂实测表明，生料粉仓中26GHz雷达回波仅-90dBm，而80GHz型号达-65dBm。粉尘环境需配置0.3MPa空气吹扫装置，防止天线积灰。最新多目标识别算法可区分下落物料与料位面，动态误差控制在0.5%FS内。料仓倾斜时，三维建模技术自动补偿斜面导致的测量偏差。
NYRD-L10雷达物位计工厂
BFRD701
BFRD702
BFRD703
BFRD700系列导波雷达物位计
应用:液体和固体料位连续，测量量程30米。
BFRD701-缆式探头:主要用于固体料位及液体料位的测量，量程30米。
BFRD702-杆式探头:主要用于液体料位，量程6米。
BFRD703-同轴探头:主要用于测量介电常数较低的液体，量程6米。
概述
BF系列导波雷达液位变送器运用了TDR（时域反射原理）技术，TDR 发生器产生一个沿导波杆或缆绳传送的电磁脉冲波，当遇到比先前传导介质（空气或蒸发汽）介电常数大的介质表面时，脉冲波会被反射。用超高速计时电路来计算脉冲波的传导时间，从而达到稳定的液位测量。
BF系列导波雷达物位变送器是取代浮筒变送器和射频导纳（电容）液位变送器的更新换代产品。它与浮筒变送器相比不受介质比重的影响，与射频导纳（电容）液位变送器相比不受介电
常数变化的影响。不需要现场校调，只需输入物位数据进行组态即可，是现有的一种物位测量仪表都无可比拟的优点。
BF系列导波雷达液位变送器是针对复杂的物位工况而设计生产的，信号通过导波杆传播，而不是通过空气传送，导波杆上的空气和凝结水不会影响性能，可测量介电常数低至1.4 的介质（如丁烷）。并且不受压力、温度、密度的限制。
特性及优势
测量不受下列因素影响:
液体的密度，固体物料的疏松程度和温度
加料时的粉尘和液体表面的泡沫对测量无影响
同轴杆式探头的测量不受罐体及安装短管的内部结构的影响
探杆和缆式探头可以更换
安装指南
下述的安装指南适用于缆式和杆式探头测量固体颗粒料和液体物体管式探头只适用于液体物体。
安装位置:
尽量远离出料口和进料口。
对金属罐和塑料罐，在整个量程范围内不碰壁。如果是金属罐，物位仪表不要安装在罐的。
建议安装在料仓直径的1/4处。
缆式探头或杆式探头里罐壁距离不小于50厘米。
探头底部距罐底大约30mm。
探头距罐内障碍物距离不小于300mm。
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特点:
可以测量介电常数大于等于1.4的介质。
一般用于测量粘度≤500cst而且不容易产生粘附的介质。
量程可以达到6米。
对蒸汽和泡沫有很强的抑制能力，测量不受影响。
对于介电常数比较小的液体物料可以采用双探杆式测量方式，以保障良好的准确测量。
接线方式
缆式探头的固定
如果缆式探头距离罐壁小于50厘米或有可能碰到罐壁上时，缆式探头的末端需要固定在罐底。
为了避免缆式探头在下料时过度受力，用户需将缆绳底部固定在罐底，固定时，应该尽量让缆绳保持一定的松紧度。选择缆式探头时应比实际距离稍长一些。
仪表尺寸
技术参数
参数: 工作频率:100MHZ-1.8GHZ
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54 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:
通讯接口: HART 通讯协议
过程连接: G1-1/2 (BFRD701、BF-802)
法兰DN50，DN80，DN100，DN150(BF-803)
过程压力: 2Mpa
电源: 电源:24VDC(±10%),纹波电压:1Vpp
耗电量:max 22.5mA
环境条件: 温度-40OC～+100OC
外壳防护等级: IP68
两线制接线: 仪表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)
JZ-RD600导波雷达物位计
JZ-RD600概述:
导波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。仪表测量参考点到物料表面的距离，探头发出高频
脉冲遇到物料表面时发射回来被仪表内的接收器接受，并将时间信号转化为物位信号。
输入:
发射的脉冲信号沿缆绳传递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。正确的回波信号由智能软件完成识别，
距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比。
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。
产品简介:
类别 MLRD601 MLRD602
应用 液体、固体小颗粒及粉体 液体、固体小颗粒及粉体
测量范围 20米（可扩展至30米） 6米
过程连接 螺纹、法兰 螺纹、法兰
过程温度 -20~550度 -20~550度
过程压力 -1.0~40bar -1.0~40bar
精度 小于0.1% 小于0.1%
分辨率 1mm 1mm
重复性 ±3mm ±3mm
频率范围 100MHZ~1.8GHZ 100MHZ~1.8GHZ
防爆防护等级 Exd ll BT4/IP68 Exd ll BT4/IP68
信号输出 4~20mA/HART（两线） 4~20mA/HART（两线）
产品选型:
JZ-RD60 仪表型号，探头类型，长度，材质 防爆 过程连接/材质 过程温度 外壳/防护等级/天线防护等级 电缆接口 现场显示 编程器 要求 探头长度
1 6mm 缆式探头35000mm 不锈钢
2 10mm 缆式探头6000mm 不锈钢
3 同轴 双杆 6000mm 不锈钢（法兰安装）
P 非防爆型
I 隔爆型
1 G1-1/2A螺纹 PN40不锈钢
2 法兰DN50 PN40C DIN250I/不锈钢
3 法兰DN80 PN40C DIN250I/不锈钢
4 法兰DN100 PN16C DIN250I/不锈钢
5 法兰DN150 PN16C DIN250I/不锈钢
1 Viton/-20~130度
2 Kalrez/-40~150度
3 Viton/-40~250度 带散热片
4 陶瓷/-40~550度 带散热片 A铝/IP67
M M20X1.5
N 1/2NPT
Y 带
N 不带
Y 带
N 不带
W 无
Y 有 L=米
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。