NYRD-L10-C雷达液位计产地货源
雷达物位传感器的测量原理
雷达物位传感器基于时域反射(TDR)原理,通过发射26GHz或80GHz高频电磁波并计算回波时间差实现物位测量。电磁波在空气中传播速度接近光速(3×10⁸m/s),1ns的时间分辨率对应15cm的测量精度。某石化储罐实测显示,80GHz传感器对ε=1.8的柴油测量误差仅±2mm,比超声波传感器精度提高5倍。最新相位干涉技术可识别0.1°的相位变化,将分辨率提升至0.1mm级。传感器通常采用FFT算法处理回波信号,能在-40~200℃环境稳定工作。
雷达的发展是从上个世纪80年代开始的,上zui早做雷达的代表公司是:vega(脉冲雷达),saab(调频雷达)。Vega为低端雷达,技术角度讲,属于脉冲雷达。其发射原理比较简单,即:发送一个高频脉冲(6.3GHZ),微波遇到介质后被反射回来,微波传播速度为光速,与温度无关,计算出传播时间就计算出了距离;但是,由于其靠时间来计算数值的,就需要对事件到几十ps(1ps= 10^-12s,即:相当于将一秒分成10^1210的12次方份)。L=T传播时间 * C光速/2 (公式一)推出:△L= △t * C 光速 (公式二)其中------C=3*10^5Km = 3*10^8m=3*10^11mm△t = △L/ C (公式三)我们假设测量精度为5mm,那么:△t=5/(3*10^11)=16.666 ps目前记录时间zui高精度为50ps,芯片价格一般在200~500元一片。以时间50ps计算,其测量误差:△L= △t * C=15mm。也就是说,脉冲雷达如果仅仅靠时间来处理数据,zui高精度为15mm。Vega雷达早在上个世纪80年代就已经出产,而高精度时间记录芯片是2002年才面世,所以,早期脉冲雷达大都采用时间拓展的方法来进行时间的准确测量纪录,外加多次测量求平均的办法。不管如何采用拓展时间以及平均发求值,其zui终精度要达到5~10mm,都具有一定的不合实际。早在2005年前,Vega雷达在国内占据80~85%的市场,主要源于其在国内大量宣传,以及国内无相应的雷达产品,自2004年后,脉冲雷达国内相继出现了3~5家生产厂家,vega雷达市场正被国内雷达厂家追步替代。而,saab为1999年进入国内市场,比vega晚6,7年时间,其进入国内市场后,一直定位在产品领域,仅仅面向石油、化工行业。目前,国内石油、化工在02年以前所采用的雷达,基本99%为saab雷达。Saab雷达价格昂贵,普通雷达价格在3~4万,精度稍高点雷达(调频雷达)价格在8~10万元。调频雷达原理为,发送连续信号(例如:信号频段从6~7GZH,8~9GZH等),对接收到的连续信号进行FFT变化,对信号进行锁相跟踪,来计算两个信号的时间差。调频连续波雷达FMCW,能够获取很高的精度,其精度主要取决于温飘(晶振的温度补偿),以及芯片的FFT计算速度,采用温补晶振,一般能够达到精度±1mm。目前调频连续波(FMCW)雷达,国内在2001年已经具备了这种技术。由于调频连续波雷达需要进行多方面的测试、试验,如:EMC认试验、温度试验等。直到2003年底,国内调频连续波雷达才正式推出。调频连续波雷达的基本处理方式雷同。由于国内调频雷达是2000年后才开始研发的,所以,在选择芯片的速度,器件的选型,都比SAAB更加具备优势,通过简单的对温度补偿能够做到±1mm内,利用波导管进行测量,精度能够做到±0.3mm。如果采用速度更快的cpu以及搭建一些设备,做到精度±0.1mm是容易实现的。目前,雷达物位计,随着国内厂家技术实力的不断壮大,正逐步取代国外雷达市场。脉冲雷达方面,国内除个别生产厂家无技术人员进行辅助处理工况外,够与vega雷达相媲美。调频连续波(FMCW)雷达,除在现场安装、雷达壳体设计方面,我们仍需要借鉴国外厂家的经验外;在各数,工况处理种性能参方面,我们的雷达产品都比SAAB强;我们在借鉴国外雷达优点的基础,采用军用技术生产了具有自主产权的调频雷达,我们将以zui的服务面向客户。
雷达物位计采用微波脉冲的测量方法,并可在工业频率波段范围内正常,波束能量低,可安装于各种金属、非金属容器或管道内,对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量。雷达物位计适用于粉尘、温度、压力变化大,有惰性气体及蒸汽存在的场合。雷达物位计工作方式:向被测目标发射微波,由目标反射的回波返回发射器被接收,与发射波进行比较,确定目标存在并计算出发射器到目标的距离。
使用导波雷达液位计要注意几个事情。
1.液体会不会挂料很厚,或者结晶。
如果只是像菜油那样挂料,在缆绳上有几个毫米的厚度,不会影响测量。如果是有几个厘米的挂料厚度,会影响测量,形成一个虚假反射目标。
如果液体因为温度变化会结晶,要注意结晶厚度,在缆绳上几个毫米的结晶不影响测量,结晶厚了,也会形成一个虚假反射目标。
2.有搅拌吗?
如果是搅拌,因为搅拌所带来的旋转力,会将缆绳拉向螺旋桨,就是杆式导波雷达,时间长了,杆子也会被旋转力拉弯。在这样环境下不建议用导波雷达,如果一定要用,请加导波管,把导波雷达放在导波管内测量。避免搅拌产生的影响。
3.罐子高度是不是很低。
如果是高度1米-1.5米这样的小罐子,那就不要选水滴形天线高频雷达,也不要选低频雷达。要选用导波雷达中的同轴导波雷达,用DN50-DN100的法兰连接,能够解决小罐子里面雷达盲区对测量的影响。
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雷达是利用电磁波传播过程中折射性和性而研发的一种空间测距电子仪器,初用于国防及航空导航。随着科学技术的推广,雷达逐渐用于工业和民用领域,并衍生出众多型号产品,应用于工业生产中液位测量的雷达液位计就是其中的一类。
雷达液位计测量原理
雷达液位计的测量原理和军工中的雷达一样,都是通过电磁波的直线传播特性测量周围空间的净空距离,即被测物体距离雷达的直线空间距离,具体到工业生产中就是液体的液面到雷达天线的空高。通过对雷达液位计组态可设定雷达天线到容器底部的垂直距离,根据已经测得的液面空高就可计算出液体的液位高度。
测量原理公式为H=L-CT/2
C为电磁波的波速即光速, T为电磁波从发射到接收所用到的时间,L为雷达天线距离容器的低端的垂直高度,H为被测液体的高度。
工业中的液位检测不同于军工航空动辄几十上百千米的空间测距,生产中的液位检测距离都较小,高范围的储罐液位检测也就一二十米的垂直高度,这样的距离空间相对于光速传播的电磁波来说可以忽略不计,于是上述的测量方式很难实现,因为人类无法制造出不用时间的电路处理仪表。
为使雷达测距应用于工业中的液位检测,生产厂商使用了高频的无线电波,使用线性调频连续测距的方法,让天线发射的电磁波的频率随着时间进行改变,接收器接收到的反射电磁波频率与此时的天线发射频率是不同的,通过计算两者的频率差,换算得出电磁波在空间传播的时间,从而能够计算出被测液位的高度。雷达液位计的构造
不同厂商所生产的雷达液位计形式各异,但总体的部件大体是一致的,其主要包括电路部分(雷达波发生器、信号检测、信号处理),天线及接收器和安装附件表体三大部分。根据天线的不同,雷达液位计可分为导波雷达和普通雷达两大类型。
导波雷达液位计
导波雷达是在电磁波发射器的下方安装了一个金属导波体,让高频的无线电波沿着金属体垂直向下传播,当电磁波碰到被测物质的液面时,电磁波会在接触面反射,沿着波导体垂直的返回到雷达液位计天线内部的接收器中,然后处理电路进行分析计算,得出被测液体的液面高度。根据金属导波体的不同,导波雷达又分为缆式和杆式两大类。
缆式导波雷达的导波体为一个柔性的不锈钢金属绳,其末端栓一金属重物,以金属绳在被测液体中垂直的伸入到容器底部,金属绳在使用中漂浮摆动而弯曲。这样结构的雷达液位计主要用于底下罐、零位罐等地面以下的液位测量中。
杆式导波雷达的波导体根据导波杆及天线的不同又分为很多种,有金属杆式的导波雷达,有通过金属管的喇叭天线式的导波雷达,有带有旁通测量筒的导波雷达。这些导波雷达主要用于高出地面的储罐液位测量或生产设备塔器储罐可以侧装旁通管的液位测量。 西安赛谱自动化仪表技术有限公司
普通雷达液位计
普通雷达液位计的天线,只是一个电磁波的发射接受装置,其电磁波发射后通过气相自由传播,由于雷达液位计电磁波为高频的微波信号发散传播性差,而且被测液体距离雷达液位计的高度小,其电磁波传播过程可看成垂直传播,因此这种雷达液位计满足液位测距要求。相对于导波雷达少了导波体节省费用方便安装,在储罐等较高液位测量中得到大量的应用。
根据天线的不同生产厂商制作了不同型号的雷达液位计,以适应不同工况环境。厂里使用的普通雷达液位计的天线有喇叭口、水滴形(防液体挥发凝结)、偏心型(防多重反射电磁波干扰)、宽口喇叭口(防气相介质衰减电磁波)四种类型。
电路处理部分
根据 雷达液位计处理电路的复杂程度,雷达液位计分为单路测量的普通模式和多重处理信号的总线模式。多重信号处理不仅能处理雷达电磁波测距的液位信号也可处理热电阻的温度测量信号,并可通过总线的方式把多台雷达液位计连接起来,通过一根总线远传到控制室内。适用于储罐众多布分散的大中型储罐系统的液位测量,节约了传输线缆的铺设和费用。
雷达液位计故障分析及处理
雷达液位计从测量原理上看是一种高精度的测距仪表,雷达液位计制造厂商也大肆介绍雷达液位计的优点,如可用于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,可对不同料位进行连续测量,但实际使用中雷达液位计常出现很多问题甚至失灵无法使用。
雷达液位计电磁波选取依据
由雷达液位计的测量原理可见,雷达液位计测量过程中的核心是电磁波传播过程中频率波的改变范围,因此天线所接受的雷达波的频率,是液位测量的关键依据。
雷达液位计在使用中天线到被测液体的液面的空间净空中,充斥着各种频率的电磁波,这些电磁波大部分都会通过各种反射、折射传播到天线内部的接收器中,因此雷达液位计的接收器接收到的电磁波是一系列的大量的不同频率的电磁波。
怎样从这杂乱的电磁波中选出真实的液面反射来的电磁波,是雷达液位计能否准确测量液位的关键,这就需要一个选频电路。选频电路选择的依据是根据接受到的电磁波的能量来进行衡量。
电磁波在传播过程中受气相介质,被测介质的反射折射,金属容器壁等物质的碰撞吸收,能量会不断减弱,反射的次数越多能量损失越大,经过的距离越长能量损失越大。由于电磁波是垂直于被测液体的液面发射,其电磁波在被测液面的反射率大(折射率小),可近似为全反射,其在被测液体液面的能量损失,是电磁波回波损失小的。垂直于被测液面的空间距离是电磁波传播中短的距离,这个反射的电磁波在气相空间传播中能量损失也是小的,由此两点被测液位反射回来的电磁波的能量是电磁波频谱中大的,由此雷达液位计的选频电路得出被测液体的空高,从而计算得出被测液体的高度
雷达液位计使用中的问题
雷达液位计电磁波选频可以知道,返回接收器的电磁波的能量大小是雷达液位计选用电磁波频率的依据,从而决定着雷达液位计测量的准确性。如果正常使用中,被测液体所反射的电磁波的能量不是高的电磁波,那么雷达液位计就会选用其他的不真实的电磁波频谱,此时就会造成被测液位失真。
造成这种现象的原因,大体可以归为以下几点:
一、被测液体与雷达天线之间的净空中有较大面积的反射物,致使电磁波在到达液面之前被反射。造成这种现象的原因主要为:
1、被测容器内部有搅拌器、加热盘管、管线等金属物体,如果这些金属体裸露在被测液体的外部,而且正处于电磁波垂直传播的方向,如搅拌机旋转中的浆液转动,就会造成电磁波被提前反射回来,而造成被测液位偏高。
2、雷达液位计安装地点距离容器壁太近或不垂直与被测液面,使电磁波在传播中照射到容器内壁而提前反射回来;电磁波在被测液面反射过程中没有原路返回(斜射时),致使雷达液位计检测不到反射电磁波;液面反射的电磁波经多重反射能量损失过多,而没有被选频电路选中,以上多种情况造成雷达液位计测量失真。
二、波导体(绳缆、杆)上有挂料,电磁波沿着波导体传播中,在没有到达液面前遇到波导体上面的挂料而反射回来,产生虚假液位。安装的波导管不垂直与雷达液位计,造成电磁波斜射到波导管的内壁,而产生如同容器内壁一样的反射或多重反射而使测量失真。
三、被测液体与雷达天线之间的净空中,气相介质蒸汽浓度太大,致使电磁波在空间传播中,能量损失太大,甚至反射波根本到达不了雷达液位计的接收器。
被测液体有加热要求,上部安装搅拌机的情况下尤其严重,由于被测液体在加热搅拌中不断有蒸汽挥发,会造成液面以上的空间中充满了高浓度的介质蒸汽,其微小的液体颗粒不仅对电磁波产生漫反射而且会吸收大量的电磁波能量,使电磁波出现很大衰减,造成雷达天线无法接受回波信号。
被测液体中含有水份时,挥发的水蒸气对于电磁波的吸能更加严重。由于水汽具有易冷凝的特性,气相空间含有的水汽在罐顶罐壁附近会逐渐冷凝,积聚在一起形成较大的水汽滴,充斥在液位上方的空间里,对于电磁波具有强烈的吸能作用,致使电磁波的能量衰减过大无法到达雷达接收器,造成雷达液位计彻底失去工作能力。
四、雷达液位计天线附着赃物,致使电磁波刚刚发射出就被反射回来,甚至根本发射不出去。这样的状况即使使用防凝结的水滴形天线,也无法避免雷达液位计的突然失灵。
雷达液位计天线附着赃物是被测介质挥发的升级加重,被测液体净空中大量充斥着气相蒸汽,其会附着在雷达液位计的天线上,是易冷凝的高粘介质,雷达液位计安装在储罐顶部温度较低,挥发的介质蒸汽易在雷达天线上凝析附着,造成电磁波发射困难,情况严重时介质甚至在天线上结焦,损坏天线。
同样被测介质含有水份时,水汽易在天线上附着,致使电磁波发射不出去,使雷达液位计彻底失灵。
五、雷达液位计电路中的保护措施。雷达液位计是一种高科技的测量仪表价格昂贵,处于对仪表本身防护的需要,制造厂商普遍在电路中设置了很多保护措施,如超温保护、低电压保护,高液位保护,运行故障保护以及数据保持,错误锁定等液位检测防护措施。这些防护措施在日常使用中,如果雷达液位计出现问题,保护就会动作,造成雷达液位计停止工作,此时需要查找故障原因,清除恢复后雷达液位计才能正常使用。防护功能随厂商不同而设置,集成度高的防护措施多。如总线式的多功能雷达液位计,其本身的防护措施就多,日常维护要熟悉。
(1)当测量液态物料时,传感器的轴线和介质表面保持垂直;当测量固态物料时,由于固体介质会有一个堆角,传感器要倾斜一定的角度。(2)尽量避免在发射角内有造成假反射的装置。要避免在距离天线近的1/3锥形发射区内有障碍装置(因为障碍装置越近,虚假反射信号越强)。若实在避免不了,建议用一个折射板将过强的虚假反射信号折射走。这样可以减小假回波的能量密度,使传感器较容易地将虚假信号滤出。(3)要避开进料...
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℃
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原 理
导波雷达发出的高频微波脉冲沿着探测组件(钢缆或钢棒)传播,遇到被测介质,由于介电常数突变,引起反射,一部分脉冲能量被反射回来。发射脉冲与反射脉冲的时间间隔与到被测介质的距离成正比。
容器中存在两种不同介质,当上面一层的介质介电常数较小,而下面的介质介电常数较大时,高频微波脉冲沿着探测组件传播遇到上层介质时,由于其介电常数较小,因而有少的能量被这一层介面反射,而大部分能量穿透上层介质继续向下传播,遇到两层的介面时,由于下层介质的介电常数较大,因而会有较大的能量被反射回来。因而导波雷达是可以测量两种不同介质的介面,其测量条件是上层介质不导电或其介电常数比下层介质介电常数小10以上。
特 点
由于采用了的微波处理器和*的EchoDiscovery回波处理技术,导波雷达物位计可以应用于各种复杂工况。
多种过程连接方式及探测组件的型式,使得CDGW系列导波雷达物位计适用于各种复杂工况。如:高温、高压及小介电常数介质等。
采用脉冲工作方式,导波雷达物位计发射功率低,可安装于各种金属、非金属容器内,对人体及环境均无伤害。
技术参数
应用:液体测量,高温高压工况,复杂过程条件
zui大量程: 缆:30m/棒:6m
测量精度:±10mm
过程连接:G1½A/G2A/1½NPT
探测组件材料:不锈钢316L/陶瓷
钢缆/棒直径:¢6mm/¢10mm
过程温度:-200~400℃
过程压力:真空~400bar
信号输出:两线制4~20mA/HART
安装要求
在整个量程内确保缆或棒不要接触到内部障碍物,因此安装时应尽可能避开罐内设施,如:人梯、限位开关、加热设备、支架等。另外须注意缆或棒不得怀加料料流相交。
安装仪表时还要注意:zui高料位不得进入测量盲区;仪表跑罐壁保持一定的距离;仪表的安装尽可能使缆或棒方向怀被测介质表面垂直。
安装在防潮区域内的仪表遵守国家防爆危险区的安装规定。本安型的外壳采用铝壳。本安型仪表可安装在有防爆要求的场合,仪表接大地。
测量盲区
从测量的基准面向下的一段区域内缆或棒zui低部位无法测量的一段区域内是导波雷达物位计的测量盲区。
选型指南
CDGW540高温高压型
P
标准型(非防爆)
I
本安型( Exia ⅡC T6)(只可选用铝外壳)
探测组件形式/材料/过程温度
A
缆式/¢6mm/不锈钢316L/陶瓷/-200~+400℃
B
棒式/¢10mm/不锈钢316L/陶瓷/-200~+400℃
过程连接
GP
螺纹G1½A
KP
螺纹G2A
NP
螺纹1½NPT
外壳/防护等级
S
塑料/IP66
A
铝/IP66
电缆进线
M
M20*1.5
N
1½NPT
现场显示
A
带
X
不带
编程器
B
带
X
不带
zui大量程
A
缆:30m
B
棒:6m
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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