706-512A-010/7CS-1100-A2N20BDN雷达物位计厂
防爆安全认证与防护等级
化工领域需满足ATEX/IECEx防爆认证，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认证的冗余传感器系统，平均无故障时间（MTBF）超过15年。最新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。
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。
物位计是一种用于测量物料、液体或颗粒物在容器或管道内的高度和位置的设备。它使用在介质中传播并反射来测量距离并确定物料/液面的位置。
选型时，需要考虑以下因素:测量要求的精度、环境温度和压力、安装条件、性要求以及市场价格等。
雷达物位计是一种利用微波技术进行测量的物位测量仪表，能够准确实时地检测工业生产过程中各种物料在罐内的体位（物位），且适用范围广泛。应用广泛于化工、电力、制、造纸、钢铁、水泥、石油、化肥等行业。
选型时需考虑测量范围，接口形式，工作原理，材质选择，维护保养等因素。同时应考虑到施工方案，确保安装位置及姿态与要求相符并满足其它技术条件。
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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。
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1、曲其森 2014年11月9日,导波雷达液位计基本介绍,塔北项目部开发作业部,汇 报 提 纲,一、设备概述,规格型号:TRD33-IBFPSMAVB-L3600 技术参数: 电源:24VDC 输出信号:4-20mA 环境温度:-40-70 工作压力:0-4MPa 通讯接口:HART通讯协议 生产厂家:中环天仪股份有限公司,罗斯蒙特导波雷达液位计是一种智能型液位计，由于其设计合理且适应性强而被广泛应用于炼油化工企业。这种液位计有多种规格形式，主要分为导波杆式、缆绳式两种,一、设备概述,杆式和缆式的区别,汇 报 提 纲,二、结构及工作原理,导波杆长1000mm（即表头法兰距导波杆末端的距离），正压取
2、压口距离导波杆末端100mm，正压取压口距离负压取压口600mm，负压取压口距离表头法兰300mm,1、基本结构,二、结构及工作原理,2、工作原理,导波雷达液位计是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达液位计，雷达液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，雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径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,二、结构及工作原理,2、工作原理,即电磁波由雷达液位变送器天线发射，通过导波体向下传递，到达被测介质表面反射后，再被变送器天线接收。电磁波从发射到接收的时间与到达物位的距离成正比，其关系如下: D=CT/2 式中: D天线到液位的距离； C电磁波传播速度； T电磁波运行时间。 因空罐的距离E已知，则液位L为:L=E-D,汇 报 提 纲,三、设备使用的优缺点,汇 报 提 纲,四、运行维护重点注意事项,检查灌顶雷达液位计的油位满高设定值与PLC程序中液位设定值是否一致； 要检查雷达液位计自身显示是否有问题，通过计算，如果核对油罐即时液位值所输出的即时电流值不准确，就说明雷达液位计本身是存在问题的，就要对其进行其他内部参数设定进行深层次的检查； 检查信号传输线是否有问题,汇 报 提 纲,五、常见故障判断及处理措施,汇报结束， 敬请各位领导批评指导
LD700LD型导波雷达液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，采用世界上的大规模集成电路，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（35米）、高等特点。
使用对象: HC700LD型导波雷达液位计适用于高温（350℃）、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，可广泛应用于冶金、建材、能源、石化、水利、粮食等行业。
特性与优势: 1、无盲区，高。 2、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。 3、不受压力变化、温度变化、惰性气体、真空、烟尘、蒸汽等环境影响。 4、安装简便，牢固耐用，免维护。 5、HART或PROFIBUS-PA通信协议及基金现场总线协议，标定简便、通过数字液晶显示轻松实现现场标定操作，通过软件GDPF实现简单的组态设定和编程。 6、测量灵敏，刷新速度快。
7、适用于高温工况，高达200℃过程温度，当采用高温延长天线时可达300℃。
测量原理:
LD700LD型导波雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，发射能量很低的短的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导，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。一种的时间延伸方法可以确保短时间内稳定和的测量。
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工作频率100MHZ～1.8GHZ测量范围杆式、双杆式:0～6m重 复 性±3mm分 辨 率1mm采 样回波采样55次/s响应速度>0.2S（根据具体使用情况而定）输出信号4～20mA精 度<0.1%通讯接口HART通讯协议过程连接G1-1/2法兰DN50，DN80，DN100，DN150过程压力-1～40bar电 源24VDC(±10%),纹波电压:1Vpp耗 电 量max22.5mA环境条件温度-40℃～+80℃防护等级IP68防爆等级EXiaIICT6电缆入口2个M20×1.5(电缆直径5--9mm)