FLEX65.XX雷达液位计厂家
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。
LKW3X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,具有无可比拟的性。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(350℃)、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。
LKW3X导波雷达液位计的数据处理
通过输入空罐高度L(=零点),满灌高度H(=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。是对应于 4-20mA输出.
LKW3X导波雷达液位计的主要技术
★ 工作频率: 100MHz-1.8SYz
★ 测量范围: 缆式:0-35m杆式、同轴式:0-6m
★ 重复性: ±3mm
★ 分辨率: 1mm
★ 采样: 回波采样54次/s
★ 响应速度: >0.2S(根据具体使用情况而定)
★ 精度: <0.1%
★ 输出电流信号:4-20mA
★ 通讯接口: HART通讯协议
★ 过程连接: G1-1/2,G3/4法兰:DN50,DN80,DN100,DN150
★ 过程压力: -1~60bar
★ 电源: 24VDC(±10%)纹波电压:1Vpp
★ 耗电量: max22.5mA
★ 环境条件: 温度:-40℃~ 250℃
★ 外壳防护等级:IP68
★ 防爆等级:EXiaIICT6
★ 两线制接线:仪表供电和信号输出共用一根两芯电缆
★ 电缆入口:M20×1.5(电缆直径5~9mm)
雷达物位计属于通用型雷达液位计,它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。探头发出高频脉冲在空间以光速传播,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。
测量方法:
雷达物位计是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达液位计,雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返但是考虑到腐蚀及粘附的影响,测量范围的终值应距离天线的至少100mm。对于过溢保护,可定义一段雷达液位计距离附加在盲区上。小测量范围与天线有关。随浓度不同,泡沫既可以吸收微波,又可以将其反射,但在一定的条件下是可以进行测量的。回到脉冲发射装置。
测量原理:
雷达物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。
雷达物位计的维护:
雷达液位计主要由电子元件和天线构成,无可动部件,在使用中的故障少使用中偶尔遇到的问题是,贮槽中有些易挥发的有机物会在雷达液位计的喇叭口或天线上结晶,对它们只要定期检査和清理即可,维护量少。
在日常维护中,可以用PC机远程观察反射波曲线图,对于后来可能新产生的干扰波,可以利用液位计有识别虚假波的功能,除去这些干扰反射波的影响,准确测量。
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在化工、油气、食品等行业中,经常需要测量不同液体之间的分界面的高度,从而控制反应过程、原料储量等。
MTS传感器部门生产的Level Plus系列液位计采用MTS的Temposonics®磁致伸缩传感技术,配合特定密度的磁性浮子,可对不同液体的分界面高度进行测量。
市场上测量液体分界面高度的产品群雄逐,招式各有千秋,小编将一一细数,看看哪种测量原理能拔得头筹!
一、射频导纳液位计(电容液位计)
射频导纳液位计的传感器是一根带特氟龙涂层的金属杆或者柔性金属缆,需要插入被测液体内。这样金属杆(缆)和容纳被测液体的金属罐壁之间就会产生电容,这个电容在射频电路(频率达到300Ghz)下被放大到测量的电导纳值。如果被测液体分层后形成上层油下称水的分层,那么会形成C1、C2和C3三个电容值。因为水的导电性能使C3的值大,则射频导纳液位计测量得到的电容值主要取决于C3的值。因此水位的高度就和C3的值几乎成正比例关系。
根据以上测量原理,射频导纳测量分界面的必要条件和限性:
1、 上层液体不能导电,如苯、碳氢化合物等;下层被测液体是导电液体,如普通水或者水溶液。
2、 对分界面测量精度要求不高。因为上层油的高度和被测罐体的形状等都会被测精度影响。
二、导波雷达液位计
导波雷达液位计的传感器也是金属杆或者金属缆插入被测液体内。液位计的电子头发射雷达波脉冲。雷达波脉冲会沿着金属杆或者金属缆朝向被测液体传播,当到达介电常数发生变化位置时会产生反射。液位计电子头计算发射雷达波脉冲和接受雷达波脉冲的时间差来确定被测液位的高度。如下图,如果被测液体上层油下称水,则雷达波分别在从空气进入油的时候、以及从油进入水的时候分别发生反射。
从导波雷达的测量原理可知其测量分界面的必要条件:
1、 雷达波发生反射的必要条件是介电常数发生变化。如果介电常数的变化很小的话,雷达波的反射信号也很小以至于无法测量。因此导波雷达测量分界面要求下层液体的介电常数比上层液体的要大得多。而介电常数的大小一般无法通过常规手段测量,而且介电常数大小很容易受到环境温度、电磁频率、罐内的化学反应等影响。这就决定了无法轻易判断导波雷达能否和应用环境相适应。
2、 为了保持雷达波穿过上层液体后还有的能量在分界面上还能产生反射,一般要求传感器是一个同轴结构。上图是导波雷达测量分界面的安装要求,左边是导波雷达的测量杆和测量筒是一个同轴结构,右图中导波雷达的测量杆安装在一个布满倒液孔的测量管内。同轴结构内外的分界面变化有时无法真正同步会导致测量误差。而且粘性较大的液体会粘连在同轴结构内干扰测量。
3、 如果要测量被测液体分界面知道上层液体的具体介电常数。因为雷达波穿过空气的速度是光速,而穿过上层液体的速度小于光速且和其介电常数成反比。因为介电常数不容易测量且善变,因此导波雷达很难测量分界面高度。
三、浮筒液位计
浮筒液位计测量分界面一般安装在罐体的侧面,把被测液体通过两个法兰口从被测罐引入测量筒内,同时测量通内还有一个浮子通过一些机械结构和电子头相连。通过测量浮子受到浮力的变化来感应测量筒内液体的平均密度,从而评估出被测分界面的高度(假定测量筒内只有两种液体)。浮筒液位计不要求被测液体的导电性和介电常数。
根据浮筒液位计的原理和内部结构,其测量分界面的必要条件和限:
1、 只能安装在被测罐体侧面,且测量筒内没有空气。
2、 为了测量的精度定期进行校准,因为浮子到电子头之间的力传输结构会随着时间而偏移设定。
3、 因为测量筒的狭小结构,被测液体中的固体或者粘性物质会使浮子卡在测量筒内,无法真正反映分界面高度。
四、双法兰液位计
双法兰液位计通过测量两个固定位置的压力差来反映两个位置之间的液体的平均密度从而间接测量分界面高度。双法兰液位计也是安装在罐体的侧面,但是不需要测量筒,因此解决了上面浮筒液位计内浮子容易卡死的问题。
双法兰液位计通过充油的毛细管把罐内的两个压力值传输到电子头部分。因此双法兰液位计的界面测量受到以下因素的影响:
1、 环境温度变化对毛细管内油压有明显影响,因此长的测量范围要长的毛细管,从而导致温度变化对测量精度也影响很大。
2、 两个法兰之间充满液体。
3、 毛细管充油需要的生产技术,因此测量范围对仪表价格影响很大。
4、 安装过程要毛细管不要受到外部机械冲击,毛细管受损或者油路堵塞。
五、终篇 - 磁致伸缩液位计
磁致伸缩液位计通过测量浮在分界面上的磁性浮子的位置来测量分界面的高度。MTS生产的Level Plus系列液位计可以实现测量误差控制在1毫米以内,大的测量范围可以达到22米。磁致伸缩液位计的测量不依赖于液体的导电性、介电常数等物理参数,只是基于不同液体的密度差。密度差和相互不溶解是形成分界面的必要条件。
Level Plus系列
磁致伸缩液位计只要选择好特定浮子的密度,安装后不需要定期的维护和标定就能液位计的长期性和性。
磁致伸缩液位计的应用限性在于不能用于操作粘度很高的液体(建议粘度小于400厘泊)。高粘度液体容易把浮子粘在一个位置不变,导致磁致伸缩液位计测量到的浮子位置不能准确反映分界面高度。
Level Plus磁致伸缩液位计应用实例
1、 二硝基甲苯(DNT)和水的分界面
因为二硝基甲苯(DNT)相对于水的比重是1.52,因此在罐内是下层液体,因此无法使用射频导纳、导波雷达。而且因为现场的测量范围超过4米,因此无法使用浮筒液位计和双法兰液位计。通过使用Level Plus系列磁致伸缩液位计可以同时测量反应罐内的液位和分界面高度,从而对化学反应过程控制。
2、 液体白磷和水的分界面
白磷是生产磷酸类物质的基本原料。但是因为白磷在空气容易自然,而且有毒,因此一般都储存在具有水封的储存槽内。Level Plus液位计可以对水封下的白磷存量进行实时监控,同时水封的厚度白磷和空气接触。
3、 大型成品油罐
炼化工厂、燃料输送系统等都有一些成品油储罐、转运罐等,这些罐子高度都有15~20米高。因为有些成品燃油会吸收空气中的水分,导致很多罐底都有积水。MTS传感器生产的Level Plus液位计可以同时测量罐内成品油液位和油水分界面的高度,同时还可以根据液位计内部的罐容表来计算罐内容量,并且输出罐内的成品油温度。Level Plus液位计只通过罐上的一个测量孔,就可以同时输出液位、分界面高度、罐内容量和温度的测量结果,满足石油组织对成品燃油的交接计量要求。
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。
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被测介质的距离成正比。
由于采用了的微处理器和的 Echo Discovery 回波处理技术,导波雷达物位计可以适用于各种复杂工况及应用场合。如:高温、高压及小介电常数介质等;而采用脉冲工作方式,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。
本产品适用于非防爆场合,如需防爆产品需注明
在整个量程范围内确定缆或棒不要接触到内部障碍物,因此安装时应尽可能避开管内设施,
如:人梯、限位开关、加热设备、支架等。另外需注意缆或棒不得与加料料流相交。
安装仪表时还需注意:高料位不得进入测量盲区;仪表距离罐壁保持一定的距离;
仪表的安装尽可能使缆或棒的方向与被测介质的表面垂直。
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雷达物位计的原理是发送高频脉冲进行 物位测量。测量度高,性强,复杂工况存在虚假回波的情况下,也可以准确的识别出物位的回波。
雷达物位计有很多种叫法,如液位计,料位计,其 意思大致相同是一样的。唯一的区别是根据
测量 介质不同进行区分。其中雷达物位计 可对固、液体进行测量 ,料位计则是测量固体,液位计 则是测量 液体。
型号上雷达物位计又可以分为普通和智能型以及防腐型。通常 测量液体选择导波型,测量固体和粉尘类选择智能
型,测量 盐酸,硫酸等含腐蚀性物质选择抗腐蚀型。
在现代工业生产中,液位测量是一项的任务。无论是石油、化工、食品加工,还是水处理等行业,都需要准确、地测量液位,以确保生产过程的正常运行。而雷达导波液位计,就是为此而生的一种高科技测量设备。
一、雷达导波液位计的工作原理
雷达导波液位计是一种利用微波技术进行液位测量的设备。其工作原理是:通过发射微波信号,当微波信号遇到液面时,会被反射回来。雷达导波液位计接收到反射回来的信号后,通过计算信号的传播时间,就可以准确地计算出液位的高度。
二、雷达导波液位计的特点
1.高精度:雷达导波液位计的测量精度高,误差通常在±2mm以内,甚至可以达到±1mm。
2.非接触测量:雷达导波液位计是通过发射和接收微波信号进行测量的,因此,它不需要与被测液体接触,可以避免因接触液体而产生的腐蚀、污染等问题。
3.适用性强:雷达导波液位计可以应用于各种液体的测量,包括腐蚀性、粘稠性、高温、高压等液体。
4.安装方便:雷达导波液位计的结构简单,安装方便,可以在各种复杂的环境中使用。
三、雷达导波液位计的应用
雷达导波液位计广泛应用于石油、化工、食品加工、水处理等行业。例如,在石油行业,它可以用于测量油罐的液位,以控制石油的开采和运输;在化工行业,它可以用于测量各种化学液体的液位,以化学反应的正常进行;在食品加工行业,它可以用于测量食品加工过程中的各种液体的液位,以食品的质量和;在水处理行业,它可以用于测量水的液位,以控制水处理过程。
总结,雷达导波液位计是一种高精度、非接触、适用性强、安装方便的液位测量设备。它的出现,大地提高了液位测量的准确性和效率,为现代工业生产提供了强大的技术支持。