GJ05R823B7-N1LMK雷达物位计公司
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。
介质测量的定制方案
高温熔体（＞400℃）测量采用水冷法兰（流量2m³/h）保护传感器，波导延伸管耐温达800℃。强粘附性介质使用自清洁天线，每秒1次的微振动挂料。某沥青储罐应用案例中，带刮刀装置的传感器使维护周期从1周延长至6个月。卫生型设计满足3A标准，Tri-Clamp快装接口表面粗糙度Ra＜0.8μm。研发的透波窗口材料（如蓝宝石）可测量ε＜1.4的介电常数介质。
一、产品描述:
智能型导波雷达液位计是*的雷达式物位测量仪表，测量zui大距离可达70米。天线被进一步优化处理，新型的的微处理器可以进行更高速率的信号分析处理，使得仪表适用于固体料、过程容器或强粉尘易结晶、结露场合。
二、智能型导波雷达液位计主要技术参数:
1、测量范围: 70米
2、过程连接: 螺纹、法兰
3、介质温度: -40～400℃
4、过程压力: -0.1～4.0MPa
5、精 度: ±2mm
6、防护等级: IP67
7、频率范围: 26GHz
8、防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga
9、信号输出:4...20mA/HART(两线/四线) RS485/Mod bus
三、智能型导波雷达液位计产品特点:
1、非接触雷达，无磨损，
2、天线尺寸小，便于安装
3、波长更短，对在倾斜的固体表面有的反射
4、测量盲区更小，对于小罐测量也会取得良好的效果
5、波束角小，能量集中，增强了回波能力的同时，又有利于避开干扰物
6、几乎不受腐蚀、泡沫影响
7、几乎不受大气中水蒸气、温度和压力变化影响
8、严重粉尘环境不会影响电磁波工作
9、高信噪比，即使在波动的情况下也能获得更优的性能
10、26GHz频率，是测量固体和低介电常数介质的选择
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，采用高频振荡器作为电磁脉冲发生体，发射电磁脉冲，沿导波缆或导波杆向下传播，当遇到被测介质表面时，雷达液位计的部分电磁脉冲被反射回来，形成回波。并沿相同路径返回到脉冲发射装置，通过测量发射波与反射波的运行时间，经 t=2d/c 公式，计算得出液位高度。
根据图（a）所示，导波雷达液位计发射电磁脉冲时，在通过导波缆顶部的时候，由于距发射端较近，会产生一个虚假回波，可通过滤除虚假回波，来消除干扰。电磁脉冲沿导波缆向下传播时，当信号到达被测介质表面时，回波一部分会被反射，并在回波曲线上产生一个阶跃性变化。另外一部分信号仍然会继续向下传播，直到损耗在不断发射中。液位计通过检测出液位回波和顶部发射回波之间的时间差，根据这个时间差，经过智能化信号处理器，进行计算就可以得到液位的高度。
从图（b）可以看出，在空罐的时候，没有液位就不会检测到液位回波信号，但是顶部虚假回波同样会存在，电磁脉冲传输到导波缆的底部，罐底会产生一个回波。假如罐体内有两种不相溶的介质，由于密度不同，两种介质会分为上下两层。如果且这两种介质的介电常数相差大，那么就可以通过回波信号的不同来判断两种介质的界面，进而计算出两种介质的高度以及界面的高度。由于电磁脉冲是通过导波缆向下传播，信号衰减比较小，因而可以测量低介电常数的介质。一般情况下被测介质的相对介电常数越大，反射回来的脉冲信号就越强。也就更容易区分出虚假回波。更容易得到真实液位。比如水比甲醇更容易测量。
介质的相对介电常数是表征介质化的一个物理量，它是由介质本身的属性决定的。因此，介质不同，相对介电常数也不同。被测介质的介电常数大小直接影响高频脉冲信号的反射率。当电磁脉冲到达介质表面时，电磁波会发生反射和折射。相对介电常数越大，则反射的损耗越小，相反相对介电常数越小，则发射的损耗越大，信号衰减的越严重。当被测介质的电导率大于10mS/cm，则会反射回来，即回波信号越强。由于过小的相对介电常数会导致信号度衰减。因而每一种导波雷达液位计都具有一项小相对介电常数，确保雷达液位计能够正常使用。不同公司的导波雷达液位计在结构设计上不同，对小相对介电常数的要求也不同。
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一、测量原理
导波雷达液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。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，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接受，并将时间信号转化为物位信号。
二、产品特点
1.可以测量介电常数大于等于1.4的介质。
2.一般用于测量粘度≤500cst而且不容易产生粘附的介质。
3.对蒸汽和泡沫有很强的YZ能力，测量不受影响。
4.对于介电常数比较小的液体物料可以采用双探杆式测量方式，以保障准确良好的测量。
三、主要参数
四、产品类型
五、产品尺寸
六、选型说明
导波雷达液位计的特点介绍
导波雷达液位计是一种用于测量各种液体和固体颗粒物料的液位计。它采用的导波雷达技术，能够进行非接触式的液位测量，具有测量范围广、精度高、适用性好、性高等特点，被广泛应用于石油化工、电力、、水处理、化学、食品等行业。本文将着重介绍导波雷达液位计的特点。
1. 测量范围广
导波雷达液位计具有广阔的测量范围，在液位测量方面。它可以适用于各种类型的液体和固体颗粒物料的液位测量，包括高温、高压、腐蚀性、易挥发性或具有易燃易爆性质的液体。这是传统液位计胜任的。导波雷达液位计的测量范围通常为0-30米，可以满足各种工艺过程的需要。
2. 度高
导波雷达液位
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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雷达物位计概述
雷达物位计是一种利用雷达技术实现非接触式测量的物位测量仪器
其工作原理是通过发射微波信号到目标物体表面，然后接收反射回来的信号，根据发送和接收之间的时间延迟，计算出目标物体与传感器之间的距离，从而确定物体的高度或深度
雷达物位计具有诸多优势，如非接触式测量，避免了污染或腐蚀传感器的风险；适应性强，可应对复杂的工业环境和端的温度、压力条件；具备高精度和稳定性，能提供准确的测量结果，并在长时间使用中保持稳定
正因如此，它被广泛应用于石油、化工、水处理、食品加工等众多行业
1 故障现象
芳烃装置导波雷达液位计使用量比较大，LT3021 、LT3613出现故障的几率比较大，常见的故障现象即为液位显示与实际液位值不符。
2 原因分析
一般导波雷达液位计出现此故障原因有以下两个原因:1）介质不干净，污染了导杆；2）介质的介电常数发生了变化，导致测量不准确。
3 处理方法
1）排放:通知工艺操作人员，办好仪表工作票（联系单）。让工艺外操人员关闭仪表上下截止阀，仪表人员对液位计进行低点排放。排放后如果仪表读数保持一定值不变，则应判断为导波杆被脏污介质污染。此时对仪表进行下线（即从现场拆除），对导波杆进行清洗，清理导波杆上面的附着物，然后连表头一起进行重新校验；
2）调介电常数:如果仪表排放后显示归零，但投用后显示仍然不准，则判断为介质介电常数发现了变化，此时对仪表介电常数进行调整:a）打开显示表头盖，按向上（或向下）箭头翻动显示屏幕上面的选项，直至翻到“Dieelctec(select)”菜单；b）在屏幕出现Dieelctec(select)时按下回车键 ，屏幕面出现“！”标志，此时仪表参数为可改变模式。c）出现“！”标志后按上下键翻动选择介电常数值（1.4-1.7,1.7-3,3-10,10-100）一共四个选项，选择完后再按回车键确认，等待几秒钟后显示屏幕自动返回测量值显示页面，观察液位显示值。d）当选择的介电常数值能使仪表的显示值与实际液位值相符时，则使用用此介电常数值；当不相符时，则继续选择下一个介电常数值进行试验，直到仪表显示值与实际值相符。
4 总结
导波雷达液位计广泛应用于石油化工行业的液位测量中，掌握导波雷达液位计的常见故障及处理方法是每名仪表维修工必备的技能。本文对装置现场导波雷达液位计的常见故障和处理方法进行了简要介绍，有不当之处，敬请批评指正。