7ML1201-2BE00雷达物位计厂

　　导波雷达液位计与其他雷达液位计相比，具有不同的工作原理，也有自己的优势和不足。用户尤其是采购人员了解这些信息，对于正确的选型重要。下面，就导波雷达液位计的原理和优缺点具体介绍如下。

　　一、导波雷达液位计的工作原理

　　导波雷达液位计的工作原理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探头传播，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。

　　而普通雷达液位计的工作原理是****—反射—接收。具体说来就是，雷达传感器的天线以波束的形式****电磁波信号，****波在被测物料表面产生反射，反射回来的回波信号仍由天线接收。****及反射波束中的每一点都采用超声采样的方法进行采集。信号经智能处理器处理后得出介质与探头之间的距离，送终端显示器进行显示、报警、操作等。

　　计为Rada-21高频脉冲雷达液位计

　　二、导波雷达液位计的优缺点

　　1、导波雷达液位计的不足

　　（1）不适合用于测量腐蚀性和粘附性液体，也不适合用于食品等级要求较高的场合

　　从两种雷达液位计的不同工作原理，可知雷达液位计是非接触式测量，导波雷达液位计为接触式测量。所以，需要考虑介质的腐蚀性和粘附性，在食品等级要求较高的场合，也一般不用导波雷达液位计。

　　（2）导波雷达液位计的安装和维护不便

　　导波雷达液位计在测量时，过长的导波杆（缆）为安装和维护增加了不少困难。而且相比能够互换使用的普通雷达液位计，导波雷达液位计的导波杆（缆）的长度根据工况固定，一般不能互换使用。所以，一般来说，导波雷达液位计要比普通雷达液位计的选型和维护要繁琐的多。

　　（3）导波雷达液位计的测量距离受限

　　导波雷达液位计的测量距离不会很长，而普通雷达液位计在30~40m的罐体上应用比较常见，甚至可测到60m。

　　2、导波雷达液位计的优势:

　　（1）对波动较大介质的测量更稳定

　　在罐内有搅拌，介质波动较大的工况下，用底部固定的导波雷达液位计比普通雷达液位计更为稳定，优势也更为明显。

　　（2）更适于对小罐体内物料的测量

　　在测量小罐体内的物位时，由于安装测量空间小（或罐内干扰物较多），一般普通雷达的液位计不适用，而导波雷达液位计则不受限。

　　（3）导波雷达液位计不受介电常数高低的限制

　　普通雷达液位计和导波雷达液位计的测量原理都是基于介质介电常数的差别进行测量的，由于普通雷达液位计****的波是发散的，当介质介电常数过低时，信号太弱测量就会不稳定，而导波雷达液位计****的波是沿导波杆传播的，信号相对稳定。

　　此外，导波雷达液位计一般还有底部探测功能，可以根据底部回波信号的测量值加以修正，使信号更为稳定准确。

　　罗斯蒙特 3300 在众多应用领域中，提供且的液位。 凭借高灵敏度和信号处理性能的导波雷达技术，罗斯蒙特 3300 系列通过一个变送器便能同时进行液位和界面两种测量。 3300 系列现推出一系列型导波杆，设计用于即使在恶劣的过程环境下也能进行测量。 二线制连接确保了安装简便经济。 其特点包括:

　　高温和高压导波杆 用于要求高的液位测量领域。

　　多样的导波杆几乎可满足应用领域的需求。

　　多变量、环路供电的液位和界面变送器可减少储罐穿孔数目，并节省安装成本。

　　直接液位测量无需对温度、压力、密度、介电性能或导电性能的变化进行补偿。

　　简便易用的雷达组态工具使得设置简单，并通过波形图和记录工具提供诊断。

　　几乎不受粉尘、蒸汽、干扰物的影响。

　　坚固的模块化结构降低了运行成本，提高了性。

　　易于集成于现有设备中。

　　外形尺寸图

　　经济性分析与选型建议

　　80GHz雷达价格是26GHz的1.5-2倍，但在低ε介质中可减少50%无效采购。某电厂案例显示，替换差压变送器后年维护成本从3万降至5000元。四线制分体设计节省电缆，300米传输仅需0.5mm²线径。无线版本免除布线，但需5年更换电池（典型功耗18mW）。行业数据显示投资回报期平均1.8年，主要来自减少的停机损失。

　　液位计导波雷达:原理、应用与优势

　　液位计导波雷达是一种的测量设备，它利用微波雷达技术来检测和测量液体的水平或垂直位置。这种设备的出现，为工业生产、环境保护等领域带来了大的便利。本文将详细介绍液位计导波雷达的工作原理、应用领域以及其优势。

　　一、液位计导波雷达的工作原理

　　液位计导波雷达的工作原理主要基于微波雷达技术。微波雷达是一种利用微波信号进行距离测量的设备，其工作原理是发射微波信号，通过接收反射回来的信号，计算出目标物体的距离。

　　在液位计导波雷达中，微波信号被发射到被测液体中，然后通过液体的表面反射回来。这些反射回来的信号被雷达接收器接收，并通过计算反射时间和微波的传播速度，可以地计算出液体的位置。

　　二、液位计导波雷达的应用领域

　　液位计导波雷达由于其高精度和性，被广泛应用于各种需要测量液体位置的场合。

　　1. 工业领域:在化工、石油、食品等行业中，液位计导波雷达被广泛用于储罐、管道等设备的液位测量，以确保生产过程的和效率。

　　2. 领域:在污水处理、海洋监测等领域，液位计导波雷达可以帮助我们准确地了解水体的深度和质量，从而地保护环境。

　　3. 农业领域:在农田灌溉、水库管理等方面，液位计导波雷达可以帮助我们准确地控制水位，从而提高水资源的利用效率。

　　三、液位计导波雷达的优势

　　1. 高精度:液位计导波雷达可以地测量液体的位置，其精度可以达到毫米级别，远高于传统的液位测量方法。

　　2. 非接触测量:液位计导波雷达可以在不接触液体的情况下进行测量，避免了传统测量方法可能带来的污染或损坏问题。

　　3. 抗干扰能力强:由于微波信号的性，液位计导波雷达对环境的干扰能力强，可以在各种复杂环境下稳定工作。

　　4. 维护简单:液位计导波雷达的结构相对简单，维护成本较低，可以大大降低使用和维护的难度。

　　总结，液位计导波雷达是一种、准确、的测量设备，它的出现大地推动了各个领域的发展。随着科技的进步，我们相信液位计导波雷达的应用将会更加广泛，为我们的生活带来更多的便利。

　　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。

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　　一、消防水泵的出水管设置要求

　　1、 水泵出水管的流速，关系到二次输送能耗的重要参数，参考GB50015 第3.6.9条的规定:当DN15-20时，流速小于等于1.0米/秒；当DN25-40时，流速小于等于1.2米/秒；当DN50-70时，流速小于等于1.5米/秒；当大于等于DN80时，流速小于等于1.8米/秒；

　　2、GB50974 第5.1.13-8条规定，当消防水泵出水管的管径小于DN250时，其流速宜为1.5m/s~2.0m/s，当管径大于DN250时，宜为2.0m/s~2.5m/s；

　　流速测量仪器

　　3、出水管上的阀门与附件设置，通常有同心大小头、压力表、可曲挠橡胶接头、止回阀、闸阀（控制阀门）；

　　4、GB50974 第5.5.11条规定，消防水泵出水管应进行停泵水锤计算；应采取消除停泵水锤的技术措施；

　　5、根据《水泵及水泵站》，水泵出水管中的闸阀，因为承受高压，所以启闭都比较困难，当直径大于等于400mm时，大都采用电动或水力闸阀；

　　6、根据《水泵及水泵站》，当管径小于250mm时，流速1.5m/s~2.0m/s；当管径大于等于250mm时，流速2.0m/s~2.5m/s；

　　7、关于水锤，在压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起一系列急剧的压力交替升降的水利冲击现象。究其原因，当属流体的惯性，只不过流体的惯性更为复杂。

　　8、关于停泵水锤的防护措施:设水锤消除器、设空气缸、采用缓闭阀、取消止回阀、其他措施。

　　9、消防泵出口可采用多功能水泵控制阀（CECS132:2002）。附件连接:水泵—同心大小头—压力表—多功能水泵控制阀—可曲挠橡胶接头—检修用阀门。

　　10、停泵水锤防护措施有多种，不一定非要采用带胶囊的水锤消除器；在流量不是很大、扬程不是很高时，未必一定要设水锤消除器，设微阻缓闭止回阀等具有缓闭功能的止回阀一样可以。

　　11、GB50974 第8.3.3条规定，消防水泵出水管上的止回阀宜采用水锤消除止回阀，当消防水泵供水高度超过24m时，应采用水锤消除器。当消防水泵出水管上设有囊式气压水罐时，可不设水锤消除设施。

　　二、消防水泵吸水和出水管上的压力表设置要求:

　　1、选压力表时，应注明名称、型号、精度等级和测量上限值等。

　　2、压力在+40Kpa以上时，一般选用弹簧管压力表或波纹管压力计。

　　3、一般测量用压力表，应选用1.6级或2.5级。

　　4、在管道和设备上安装的压力表，表盘直径为中l00mm或中150mm；安装在照度较低、位置较高或示值不易观测场合的压力表，表盘直径为中150mm或中200mm。

　　5、 测量稳定的压力时，正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的1/3~2/3；测量脉动压力(如:泵、压缩机和风机等出口处压力)时，正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的1/3~1/2。

　　6、GB50974要求压力表量程应不小于设计工作压力的2倍。

　　三、消防水泵吸水管上的真空压力表的设置要求:

　　真空压力表的压力在-0.1Mpa~0Mpa时，宜选用弹簧管真空压力表。

　　四、消防水池水位监测装置设置要求:

　　GB50974 第4.3.9条的要求，消防水池应设置就地水位显示装置，并应在消防控制中心或值班室等地点设置显示消防水池水位的装置，同时有高和水位报警的装置。液位计分类:液位计种类繁多，如磁翻柱液位计、浮球液位计（液位开关，机电人脉公众号）、玻璃板式液位计、玻璃管式液位计、超声波液位计、导波雷达液位计、投入式液位变送器等等。

　　1、对消防水池而言，如采用磁翻板液位计等，需要在消防水池侧壁做好留洞工作（小规格防水套管为DN50，然后通过管道变径连接液位计）。

　　2、如采用投入式液位变送器，投入式液位变送器由不锈钢探头、导气电缆和电气盒组成，电源为13—36VDC（直流电源）。可结合消防水池侧壁检修孔，将不锈钢探头和导气电缆投入水池内。（不锈钢探头贴水池底板安装）

　　五、流量计量装置设置要求:

　　流量计常用的有电磁流量计（管段式和插入式）、超声流量计、涡街流量计、转子流量计等。

　　以电磁流量计为例，安装于选用注意事项如下（理论上，只要被测流体具备一定的导电性（导电率大于5 μ S/cm），就可以选用电磁流量计）:

　　1、公称压力常用有0.6,1,1.6,4MPa等。

　　2、供电电源:单相交流电 85-265 V， 45-63Hz，功率小于20W；直流供电11-40VD.C。

　　3、应安装在水平管道较低处和垂直向上处，避免安装在管道的高点和垂直向下处。

　　4、测量管道内充满液体。

　　5、流量计前方少要有5D(D为流量计内径)长度的直管段，后方少要有3 D(D为流量计内径)长度的直管段。

　　6、测量一般的介质时，电磁流量计的满度流量可以在测量介质流速0 . 5～12m/s 范围内选用，范围比较宽。选择仪表规格（口径）不一定与工艺管道相同，应视测量流量范围是否在流速范围内确定，即当管道流速偏低，不能满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准确度不能时，需要缩小仪表口径，从而提高管内流速，得到满意测量结果。

　　测量导电性良好的液体，通常大流速不超过5m/s，经济流速范围在1.5m/s～3m/s。测量低电导率的流体，则尽可能选择低流速，原因是流速提高流动噪声会增加，从而导致流量信号输出晃动现象。

　　7、一般传感器供货时已经设计了接地电，但是当外界电磁场干扰较大时，电磁流量计应另行设置接地装置，接地线采用截面积大于4 mm 2 的多股铜线，接地线埋入潮湿地下1m，接地电阻小于10 Ω，不能和电机或其他设备共用地线。

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　　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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