L9901-2BOM-BBOO-070D/WHB 雷达水位计生产

　　防爆认证与安全防护设计

　　化工领域需满足ATEX/IECEx防爆标准，隔爆型（Ex d）外壳可承受1.5MPa内部爆炸压力。本安型（Ex ia）设计限制回路能量<1W，适用于Zone 0区。整体防护等级IP68，可短时浸没10米水深。某油气平台案例显示，通过API 670标准的雷达料位计MTBF超15年。最新光纤传感技术彻底消除电火花风险，已用于氢气储罐监测。

　　测量原理   通过浸入过程介质的导波杆引导低功率、纳秒级微波脉冲，进行液位物位测量。当微波脉冲抵达具有不同介电常数的介质时，部分能量被反射回变送器。   变送器利用次反射的余波测量界面位置。在上层产品表面未被反射的部分微波继续向下直达下层产品表面然后也被反射回来。其波速取决于上层产品的介电常数。发射脉冲与反射脉冲之间的时间差被换算成距离，由此计算出总体液位或界面位置。反射强度取决于被测产品的介电常数。介电常数值越高，反射强度越大。

　　导波雷达技术的优势高度、的直接液位测量，无需对变化的过程条件（如密度、导电性、粘度、pH、温度和压力）进行补偿。无活动部件、无需重新标定，将维护工作减到少适用于蒸汽、粉尘、湍流和泡沫工况适用于几何形状复杂或存在干扰物的小型储罐，而且不受旁通管机械设计的影响由上而下的安装方式可大程度地降低泄漏风险

　　高度的应用灵活性

　　5300 系列的特性能更优，适用于更多应用；适用于大多数液体和固体的液位/物位应用，以及液体界面位置测量应用；实现多方面，其中包括过程容器、控制和，即使是具挑战性的应用场合也能妥善处理，十分；可广泛选择材料、过程连接件、导波杆类型和配件；通过多种选项，您可以找到适合现有旁通管的产品或带有罗斯蒙特 9901 高品质旁通管的完整组件；动态蒸汽补偿选项自动对蒸汽空间介电常数的变化进行补偿。

　　佳性能与正常运行时间的直接切换技术 (DST) 与导波杆末端探测 (PEP) 可提高测量能力和性；能够将单管导波杆用于长测量范围、障碍物和低介电常数场合，确保在更多应用（如粘性介质）中具有性；对于具有挑战性的应用场合（如塑料颗粒和易沸腾的烃类产品），导波杆末端探测提供备份功能；智能电流接口具有更稳定的微波和 EMI 性能，可使外部干扰造成的影响小。

　　设计坚固，性高无与伦比的重型导波杆解决方案具有多层保护，可用于端温度和端压力；回波逻辑和智能软件功能具有更佳的能力，可跟踪表面，检测整个容器的状况；防溢罐保护和集成系统 SIL3 适用性均经过第三方认；电子部件和电缆连接位于单独的隔室中，操作更，并且更能受潮；带有验反射器，可轻松验变送器，检测高液位条件；

　　技术规格液体和半液体液位，和/ 或液体/ 液体界面，或固体物位；5301 型用于液位或全浸没界面测量；5302 型用于液位和界面测量；5303 型用于固体物位测量；微波输出功率额定 300 μW，大 45 mW；湿度0 - 100％ 相对湿度；启动时间小于 40 秒；输出:两线制， 4—20 mA。将数字过程变量叠加在 4-20 mA 信号上，符合 HART 协议的主机都可调用。HART 信号可用于多站模式。

　　L9901-2BOM-BBOO-070D/WHB 雷达水位计生产

　　罗斯蒙特 5300 系列

　　性能的导波雷达液位与界面变送器

　　n 直接切换技术提供的测量能力与性

　　n 引入的诊断和 PlantWeb™ 功能，使工厂的可用性提高

　　n 经认，符合 IEC 61508，是 SIL2 应用的理想选择

　　n 坚固耐用的模块化设计降低成本并提高性

　　n 的性能与精度可以提高生产能力与产品质量

　　n MultiVariable™ 变送器减少了仪表和过程开孔的数量

　　n 智能电流接口改善了 EMC 性能，并提高了性

　　n 预测性维护以及轻松的故障检修可降低运行成本

　　n 功能强大、易于使用的组态工具和无缝工厂设备集成可降低启动成本

　　5300 系列的特

　　性能更优，适用于更多应用

　　n 适用于大多数液体和固体的液位/物位应用，以及液体界面位置测量应用

　　n 实现多方面，其中包括过程容器、控制和，是Zui具挑战性的应用场合也能妥善处理，十分

　　n 可广泛选择材料、过程连接件、导波杆类型和配件

　　n 通过多种选项，您可以找到Zui适合现有旁通管的产品或带有罗斯蒙特 9901 高品质旁通管的完整组件

　　n 动态蒸汽补偿选项自动对蒸汽空间介电常数的变化进行补偿

　　RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5301FA1C1N4AE00208BCI5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)

　　RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5301HA1C1N4AEXBBE5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)

　　RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5301HA1C1N4AE00309BBE5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)

　　RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5301FA1C1N4AE00704BBI5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)

　　RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5301HA1P1N4AE00309BBE5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)

　　RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5302FA1S1V4AE00208BBI5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)

　　RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5302FA1P1N4AE00300BCI5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)

　　RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5302HA1P1N4AE00310BCE5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)

　　RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5302HA1S1V4AE00208BBE5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)

　　RADAR LEVEL INSTRUMENTS LEVEL TRANSMITTER5302HA1P1N4AE00300BCE5M1P1C1 (C/O. SWEDEN)

　　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。

　　导波雷达液位计主要由雷达变送器、过程密封件和导波杆三部分组成。表头内部安装雷达变送器，采用一次压铸成型的双室结构，带LCD显示，大多数情况下可以向任意方向旋转，便于现场观察。根据不同的环境条件选择相应表头材质，常规条件下可以选择聚氨酯涂层，沿海地区可以考虑316ss等耐腐蚀性不锈钢。导波杆共分为两 类五种，即硬杆类，包括同轴、单杆和双杆三种;软缆类，包括单缆和双缆两种。

　　导波雷达液位计配备不同的探头，以满足各种应用要求。硬杆类导波雷达液位计测量范围较小，制造商推荐可选范围一般在0~6m，而软缆类导波雷达液位计测量范围较大，制造商推荐可选范围通常在0~50m内，甚至可以达到80m，所以导波杆长度可根据测量要求，自由定制选择。

　　硬杆类中的单杆式探头能量传输效率较低，外界干扰敏感，是受物体接近程度影响较大的探头，应避免靠近干扰物安装，如设备内壁或容器内构件等。适合测量小量程的液体和粉末状或小颗粒固体料位。

　　同轴式探头能量集中在小口径的金属管内，能量传输效率高，不受液面湍动的影响，抗干扰能力强，安装空间要求低，可以近容器内金属构件安装或者与其他物位仪表装在同一旁通管内，且不会相互影响。其结构特点决定了其更适用于低黏度的清洁介质，介电常数液体或界位测量，而在挂料和结晶的应用场合容易产生测量误差，因此不适用高黏度的、易挂料、易结垢的场合的物位测量，如重油型加工处理装置中的原料罐、地下污油罐等。

　　软缆类中的单缆式探头底部配有重锤，主要用于测量大量程的液体和固体料位。硬杆类型中的双杆、软缆类型中的双缆与单杆、单缆相比，增加为平行双探头，导波雷达液位计能量集中在两个探头之间，测量能力，抗干扰、抗黏附能力高于单探头，灵敏度低于同轴探头。

　　随着许多新型液位计产品和技术的出现，原有的液位计检定装置普遍存在着准确度不高，安装方法不方便等问题，为此我公司经过大量调研液位计的工况环境、液位计产品的现状，以及现有的检定条件、检定方法，并综合国内市场上对液位计计量设备的要求，恒升伟业研制了一套液位计检定装置。

　　测量范围:可根据客户需求定制，量程可做到4000 mm（实验室层高至少为实测高度+600mm）。建议常用量程:（0-2000）mm、（0-2500）mm、（0-3500）mm等；

　　控制误差:±0.05 mm；±0.1 mm；±0.2 mm；±0.5 mm；±1 mm； 标准器准确度:光栅位移运动平台 ±0.02/0.05/0.1mm，±0.1mm ，钢直尺/钢卷尺±（0.1+0.1L）mm；

　　工作介质:水；  数字信号采集接口:RS232/RS485；  模拟信号采集类型:4～20mA、0～5V，精度:±0.02％、±0.05％； 位移控制精度:0.01/0.1mm；分辨率:0.01/0.1/1mm； 测量接口:侧装系列DN 20～DN 100（标准DN50，其它接口由用户提出，另外定制），顶装系列DN 50～DN 150（标准DN150 ，其他接口由用户提出，另外定制）。  控制速度:2米/10min 量程满足《JJG971-2019液位计检定规程》中的准确度等级，并满足液位计溯源要求。

　　1、主体部分:

　　主体部分采用不锈钢，对接液部分和密封部分采取防腐处理，外壳平光处理，

　　表面平光处理，有效刮花及油污残留主体部分主要由测量筒体，水箱，柜体等部件组成

　　8、软件部分

　　可实现预设参数自动测量

　　实现测量数据的自动采集、分析、计算与显示

　　可生成与打印记录、报告

　　能获知当前测量工作状态信息

　　液位计/变送器（磁翻板/磁致伸缩/电容式、投入式、射频/振动/音叉/超声波/导波雷达、钢带/玻璃管/玻璃板/外贴/视窗式、浮标/浮球/浮筒/浮子式等）

　　Rosemount 3300 液位变送器用于液位测量和界面测量，为液体应用提供了具有成本效益的解决方案。Rosemount 3300 没有可移动零件，无需校准，几乎不受工艺条件的影响。凭借自上而下的液位测量和界面测量，您可控制您的液位。

　　罗斯蒙特3302导波雷达料位计-3300系列

　　规格

　　工作压力全真空至 580 psi（全真空至 40 bar）工作温度-40 至 150°C（-40 至 302°F）通讯协议4-20 mA/HART、Modbus探头类型硬单线、分段单线、软单线、软双线、同轴型、带 PTFE 涂层的探头

　　特点

　　Rosemount 3300 可配备多种探头，以适应大多数应用

　　n 、直接的液位测量，几乎不受过程条件

　　的影响

　　n 无活动部件，维护量少且无需重新标定

　　n 利用 M*riable 液位与界面变送器，过

　　程穿孔更少，安装成本更低

　　n 两线制技术和用户友好的组态界面使得安装

　　和调试简单易行

　　n 变送器功能全面、易于使用，具有稳定的现

　　场性

　　n 高度的应用零活性，拥有广泛的过程连接、

　　导波杆类型和配件

　　罗斯蒙特3302导波雷达料位计-3300系列

　　测量原理

　　通过浸入过程介质的导波杆引导低功率、纳秒级微波脉冲，进

　　行液位物位测量。当微波脉冲抵达具有不同介电常数的介质

　　时，部分能量被反射回变送器。

　　变送器利用次反射的余波测量界面位置。在上层产品表面

　　未被反射的部分微波继续向下直达下层产品表面然后也被反射

　　回来。其波速取决于上层产品的介电常数。

　　发射脉冲与反射脉冲之间的时差被换算成距离，由此计算出总

　　体液位或界面位置。反射强度取决于被测产品的介电常数。介

　　电常数越高，反射强度越大。