FLEX81导波雷达液位计厂家

　　通信协议与系统集成能力

　　标准4-20mA+HART输出兼容传统DCS系统，PROFIBUS PA/FF总线支持多设备级联。无线HART版本采用2.4GHz频段，单节点功耗＜20mW，电池寿命达5年。某智能工厂项目通过OPC UA接口实现传感器数据直连MES系统，采样周期缩短至100ms。最新IO-Link 1.1版本支持参数远程配置，调试时间从4小时压缩至15分钟。云端接入的物位数据可用于预测库存周转，精度达0.1m³。

　　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(3x10八立方米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(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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　　导波雷达水位计是一种液体高度的测量仪器，它的设计基于时间行程的原理。测量开始后，雷达波会以光速运行，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，探头发出高频脉冲并沿缆绳传播。脉冲遇到水位的表面，就会按原路反射回来，并且被仪表内的接收器接收，就此将时间信号转化为物位信号。

　　导波雷达水位计测量结果，不受下列因素影响:

　　水体密度，固体物料的疏松程度、温度、加料时的粉尘，水体表面的泡沫等对测量都没有影响。采用同轴杆式探头的测量，而且不受罐体及安装短管内部结构的影响，探杆和探缆都可更换。

　　导波雷达水位计的优势:

　　雷达水位计可以对水体、颗粒及浆料等进行连续性的测量，测量结果不受介质种类、周围环境温度变化、惰性气体及蒸汽、粉尘、泡沫等的影响。

　　测量精度在5mm，量程60米，就算在250°高温、40公斤高压的环境下，也能事项精密测量，雷达水位计还可适用于爆炸危险区域。

　　耐腐蚀性强:导波雷达水位计应用于水液储罐、酸碱储罐、浆料储罐、固体颗粒、小型储油罐。各类导电、非导电介质、腐蚀性介质。

　　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、精度高等特点。

　　导波雷达液位计具有低维护，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，可广泛应用于冶金、建材、能源、石化、水利、粮食等行业。

　　2、导波雷达液位计技术参数:

　　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、导波雷达液位计使用说明:

　　测量原理

　　WHRD35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

　　顶部盲区是指物料料面与测量参考点之间的小距离。

　　底部盲区是指缆绳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。

　　FLEX81导波雷达液位计厂家

　　产品概述

　　杆式导波雷达液位计是使用非接触式高频雷达液位测量仪表，便捷的安装方式和标准的通信接口4～20mA(HART)、RS-485与PLC、DCS通讯该产品还具有防爆和本安两种形式，可广泛适用石油，化工，食品，水处理等行业的液位、料位的连续测量。

　　产品特点

　　○适合多种场合的液位料位测量;

　　○防爆和本安设计可广泛用在石油化工领域;

　　○杆式导波雷达液位计采用了高达26GHz的发射频率，雷达液位计可以应用于各种复杂工况;

　　○4～20mA(HART)标准信号、RS485支持Modbus RTU通讯接口，可实现数据的远距离传输;

　　○体积小、重量轻、结构精巧、安装便捷;

　　○精度高、*稳定性好、无维护工作量;

　　○防潮、防尘、防雷击、防射频干扰;

　　○模块化设计;

　　○本安型仪表可在不停电的情况不开壳调校测试;

　　○测试与标定无需介质;

　　○非接触式测量，无机械磨损，使用寿命长;

　　○可配套显示仪，实现罐下显示。

　　技术参数

　　外形尺寸

　　安装示意

　　安装要求:一般采用标准法兰安装到罐顶，也可采用旁通管安装，导波管安装等多种方式。高频雷达放置在罐体直径的1/4或1/6处，距罐壁不小于200mm，26G天线伸入到罐里至少10mm；测量锥形罐体，应安装在锥形罐体平面的中间，可以测量到锥形顶部；测量有堆料的罐体，法兰选型应选择万向法兰（可调节方向）。

　　注意事项:液位计不能安装在进出料口处，拱形、圆形罐不要将仪表安装在顶部中心，避免多次强波反射；避免安装在有很强涡流的地方。如有搅拌或很强的化学反应等，建议采用导波管或旁通管安装方式；导波管安装时要注意内壁一定要光滑，下面开口的导波管达到需要的底部液位。

　　配置表

　　电气连接

　　雷达物位计是过程控制自动化领域十分重要的连续控制物位仪表，广泛应用在电力、石化等行业。其主要是由发射装置、接收装置、信号处理器、天线、操作面板、显示面板、故障报警器等部件组合而成。与超声波液位计类似，雷达物位计的工作原理也是基于发射、反射、接收三个步骤来进行的，即雷达物位计的天线以波束的形式发射电磁波信号，该发射波在遇到被测物料表面后产生反射，而反射回来的回波信号仍由同一天线进行接收，接着，信号会经过智能处理器计算出介质与仪表探头之间的距离，再将数据送至终端显示器进行显示、报警、控制等后续工作。

　　为适应不同介质和工况的不同需求，计为现有以下不同型号的雷达物位计与之相匹配:

　　Rada-11低频脉冲雷达物位计:采用杆式天线，PP、PTFE材质，抗腐蚀性强；

　　Rada-21高频脉冲雷达液位计:可配置小喇叭天线，适用于小容器和较小导波管的测量；

　　Rada-22高频脉冲雷达料位计:瞄准器的采用，有效提高了倾斜固料测量的性；

　　Rada-31调频连续波雷达物位计:采用高频的双核处理技术，使回波信号处理更，更。