OPTIFLEX2200C雷达液位计厂

　　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。

　　1、概述

　　MT2000导波管雷达液位变送器采用雷达技术，雷达信号沿着导波管传输，可消除虚假回波，减少信号损失，仪表具有不受大气情况和介质密度变化的影响，测量精度高，测量范围大，多种过程连接方式，安装使用方便等特点。仪表输出4~20mA标准电流信号，可选HART协议或HoneywellDE协议进行通讯。

　　2、主要技术参数

　　测量范围:0.6~30.5m，0.6~61m

　　度:±5mm

　　分辨率:±1.6mm

　　显示单位:在现场可选择毫米、厘米、米或%等工程单位。

　　工作电源:13.5~36VDC，两线制

　　材质:壳体:铸铝

　　传感器:316L

　　过程连接:单杆式、单缆式:DN25，PN4.0

　　双杆式、双缆式:DN50，PN4.0

　　旁通管型:DN25，PN4.0 法兰标准HG20592-77，凸面法兰，其它法兰标准如JB、HGJ、GB、ANSI等可注明。

　　高温型:DN65，PN4.0

　　护管型:DN50，PN4.0

　　卫生型:三夹子1.5“

　　认:FM，CSA，CENELEC

　　隔爆型ExdIICT6

　　本安型ExiaIICT6Ga

　　外壳防护:IP67

　　3、外形结构图

　　OPTIFLEX2200C雷达液位计厂

　　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。

　　导波雷达液位计单缆或单杆产品概述

　　导波雷达物位计是一种微波物位计，它是微波（雷达）定位技术的一种运用。它是通过一个可以发射能量波（一般为脉冲信号）的装置发射能量波，能量波在波导管中传输，能量波遇到障碍物反射，反射的能量波由波导管传输至接收装置，再由接收装置接收反射信号。根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。由电子装置对微波信号进行处理，转化成与物位相关的电信号。

　　导波雷达液位计单缆或单杆适用范围及特点:

　　导波雷达物位计用于对液体、浆料及颗粒料等介电常数比较小的介质的进行接触连续测量，适用于温度、压力变化大、有惰性气体或蒸汽存在的场合。

　　1、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。

　　2、防挂料: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。

　　3、免维护:测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，无须维护。

　　4、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。

　　5、准确: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。

　　导波雷达物位计主要技术参数:

　　正常工作条件:

　　环境温度:-20～50℃；

　　相对湿度:5%～100%（包括直接湿）；

　　环境压力:86kPa～108 kPa；

　　测量范围: 0～6米，缆式大可达35米；

　　过程连接: 螺纹 或者法兰；

　　过程温度: -40 -250℃；

　　过程压力: 0.1～6Mpa；

　　工作频率: 1.8GHz；

　　响应速度: ≥0.2s（根据具体情况而定）

　　重 复 性: ± 3mm ；

　　分 辨 率: 1mm ；

　　电流信号: 4～20mA/HART；

　　精度: ‹0.1% ；

　　通讯接口: HART 通讯协议 ；

　　电源: 24V DC(+/-10%) /波纹电压:1Vpp；

　　耗 电 量: max22.5mA ；

　　防爆认: Exia II CT6 ；

　　外壳保护等级: IP68；

　　两线制接线: 供电和信号输出公用一根两芯线；

　　电缆入口: 两个M20ⅹ1.5（电缆直径5 … 9mm）。

　　三、导波雷达物位计型号及说明:

　　特殊工况定制解决方案

　　高温熔体（>400℃）测量采用水冷法兰（流量2m³/h），波导延伸管耐温800℃。强粘附性介质使用自清洁天线，维护周期延长至6个月。卫生型设计符合3A标准，Tri-Clamp接口表面粗糙度Ra<0.8μm。最新蓝宝石透波窗口可测ε<1.4介质。

　　罗斯蒙特 5300 系列是一款的 2 线制导波雷达 (GWR) 变送器，用于液体、浆料、固体中的 复杂液/料位和界面测量。它采用我们 30 年久经考验的雷达知识，其设计旨在提高工厂的收益。 5300 拥有您期望的*过程雷达应具有的优点，包括 出的性、*的性、简便的可操作性以及无限制的连通性。

　　直接开关技术与其他 2 线制导波雷达变送器相比，它具有更强的雷达信号，可提供的测量性能和性。

　　导波杆末端探测功能在介电性低的产品中也能进行长距离测量。

　　利用校验反射器功能可从控制室简捷地进行变送器完整性测试。

　　通过智能电流接口改进 EMC 性能，从而提高性。

　　轻松集成到新建的或现有工厂管控网中，并可选择具有叠加 HART、modbus 输出或 FOUNDATION ? 现场总线的 4-20 mA 方案以便于全面支持 PlantWeb? 警报。

　　功能强大且易于使用的 组态工具。

　　提供 全系列导波杆，几乎覆盖应用，包括用于 温度和压力的严苛工况的导波杆。

　　雷达变送器强大的模块化设计和 M*riableTM配置降低了成本，提高了性。

　　几乎不受应用工况影响，例如 灰尘、蒸汽和干扰性障碍物。

　　按照 IEC61508 在单用模式下通过 SIL2 认，冗余模式下通过 SIL3 认

　　罗斯蒙特 9901－ 用于过程液位仪表的高品质旁通管

　　型号FMP50FMP51FMP52FMP54FMP53FMP55FMP56FMP57测量范围杆式4m;

　　缆式12m杆式10m;

　　缆式45m

　　同轴探头: 6m杆式4m;

　　缆式45m杆式10m;

　　缆式45m

　　同轴探头: 6m杆式6m杆式4m；

　　缆式10m

　　同轴探头6m缆式12m杆式4m

　　缆式45m应用液位液位/界面液位/界面液位/界面液位液位/界面固体料位固体料位过程连接3/4''螺纹螺纹、法兰法兰、Triclamp(卡箍)螺纹、法兰螺纹、法兰

　　Triclamp(卡箍)法兰3/4''螺纹螺纹、法兰材质 过程Alu、PBT、316LAlu、PBT、316L、AlloyCAlu、PFA、PTFE、Alu、PBT、316LAlu、PBT、316LAlu、PBT、316LAlu、PBT、316L、PAAlu、PBT、316L、PA、Steel密封VitonViton、Kalrez、EPDMPBT、316LGraphiteFKM、Kalrez、EPDMPFA、PTFEViton、EPDMViton、EPDM过程压力bar-1…6-1…40-1…40-1…400-1…16-1…40-1…16-1…16过程温度℃-20…80-50…200-50…200-196…450-20…150-50…200-40…150-40…150电源10.4…48VDC 90…253VAC10.4-48VDC90…253VAC缆绳承受力4mm: 2kN4mm: 5kN4mm: 2kN4mm: 10kN—4mm: 2kN4mm: 20kN

　　6mm: 20kN4mm: 20kN

　　6mm: 42kN

　　8mm: 42kN精度mm±2±2输出4-20mA/HART, PROFIBUS PA, FF基金会现场总线, 开关量输出4-20mA/HART, PROFIBUS PA, FF基金会现场总线, 开关量输出小介电常数1.61.6/1.41.6/1.41.6/1.41.6上层介质<101.61.