FMR60B-BABAEBHHBSA3ZVEEA+AKZ1雷达物位计性价比高的

　　特殊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次的微振动防止挂料。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。最新研发的透波窗口材料（如蓝宝石）可测量ε＜1.4的超低介电常数介质。

　　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。

　　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。

　　雷达物位计厂家

　　DHE-4100原理

　　原理:由导波杆向下引导微波脉冲到达物料表面后，部分信号被反射回来，通过测量信号发射到接收的时间差得出物位高度。适用于:

　　<小量程储罐，几何形状和内部有障碍物的复杂储罐。

　　<带有蒸汽，附着物，起泡，冷凝水的应用场合。

　　DHE-4100雷达物位计产品特点

　　■稳定

　　近三十年行业积累，采用定华电子*的“微振动分析”回波处理技术，智能回波识别技术，确保物位总能得到、、有效的跟踪和检测。

　　■调试简单

　　仪表显示屏上可以直观看到测量波形，通过波形可以轻松判断仪表的工作状态。

　　■应用广泛

　　多种天线形式可供选择，适用于各种不同的特性介质，不受介质的密度、粘度、电导率、湍流、粉尘、腐蚀性等的影响。

　　■连接方便

　　多种过程连接方式选择，将泄露风险减至低。

　　化工行业

　　化工行业对物位测量技术的要求很高。雷达物位计具有高精度、大量程、高稳定性、调试操作简便等技术特点，决定了其在化工行业比其他测量手段更具有显著优势。

　　过程罐

　　反应过程罐的液位测量一直是个难点，而化工行业存在很多的反应过程罐。由于反应过程罐里多数有搅拌、伴热等设备，导致很多仪表无法正常工作。非接触式平板雷达物位计可以不受搅拌、伴热这些因素的影响进行稳定测量。

　　卧罐

　　化工行业的卧罐多为直径1～4米左右。介质多为腐蚀性强、易燃易爆等危险介质。其量程较小，采用接触式雷达（导波）物位计 ；而非接触式雷达物位计 采用四氟防腐技术，测量强腐蚀性介质效果更佳。

　　球罐

　　球罐在化工行业常见，直径多数大于10米。常用来储存带压、腐蚀性强、易燃易爆等危险介质。由于量程较大，多采用非接触式雷达物位计测量物位，其量程大可达到30米，精度可达到±5mm。

　　立罐

　　立罐在化工行业常用来储存常压介质，其量程较大，多为10～30米，且多有内浮顶，选型时需考虑是否增加导波管。罐体加装导波管的采用接触式雷达（导波）物位计 ，无导波管的工况采用非接触式雷达物位计。

　　石化行业

　　石化行业测量不同过程步骤的物位高度，对仪表的性要求很高。雷达物位计适用于测量石化行业中的碳氢化合物和油品，因为其可以在不受温度、压力、密度等影响的情况下测量物位高度，可以满足大容量，不同尺寸的容器的测量要求。

　　过程罐

　　石化行业的不同过程设备中，会将可回收利用的干净冷凝液收集到储罐里。这些冷凝液是在用于加热不同的碳氢化合物过程的蒸汽系统中产生的。 在冷凝液罐里，通常会达到很高的过程温度，采用高温型的非接触式平板雷达，可以准确的测量其物位高度。

　　卧罐

　　石化行业有大量的卧式储罐，量程2～4米。 要确保能地完成炼油过程，关键在于要能测得储罐内的物位，以便在需要时能提供各种相应的介质。接触式和非接触式雷达物位计均可用在此工况上使用。接触式雷达(导波)物位计 ；非接触式雷达物位 计精度更高，更适合测量有防腐要求的介质及会产生附着物的介质。

　　球罐

　　石化行业中，球罐多数都是用于存储碳氢化合物，其量程多数大于10米。以常见的丙烷为例，丙烷属于液化气 (LPG)，常温下是一种无的易燃气体。丙烷经压缩、液化后被存入高压容器中，以免其重新气化。非接触式雷达物位计 可以准确的测量它的液位高度。

　　立罐

　　石化行业中，立罐主要用来存储成品油，其量程较大，10～30米。如成品汽、柴油，就常储存于立罐中。其常温常压，用非接触式雷达物位计 可以准确的测量液位高度。

　　制

　　医行业设备通常体积更小，被测介质价值相对较大，卫生等级要求相对较高，雷达物位计适合于小型反应器和灌装设备的物位测量。

　　过程罐

　　品生产过程中缓冲罐常见，缓冲罐内的介质经常会有一些混合、反应过程，所以罐内多有搅拌或液下泵。多采用非接触式平板雷达物位计，平板天线信号强，不怕介质飞溅、粘附，适合测量带搅拌的工况。

　　卧罐

　　在医生产中，常用的溶剂和反应介质多数在卧罐中储存，其量程一般都在2～3米。对于卫生要求高的采用非接触式雷达物位计 测量。对于卫生要求不高的采用接触式雷达（导波）物位计 。

　　食品

　　我们每天食用的一切液态或糊状食品都被仓储在不同规格的容器中，并在其中得到混合和加工。尤其是在带有搅拌装置的小型容器中，常常会出现严重的冷凝现象或者在传感器上形成附着物。而雷达物位计不受介质附着物和冷凝物的影响，可以*食品行业的使用要求。

　　过程罐

　　在食品加工工艺中，会经常出现过程罐。食品在过程罐中搅拌、加热、转换。对于带搅拌的罐体多采用非接触式平板雷达物位计。由于搅拌的存在，可能会出现介质飞溅，造成附着物黏在天线上。而平板雷达的天线小、信号大，*不受附着物的影响。

　　卧罐

　　在食品行业中，大多数的液态食品（饮品）都储存在卧罐中，多数的液态食品（饮品）在酿造过程中，罐中总是存在一层厚厚的泡沫（比如啤酒和牛奶）。非接触式平板雷达物位计 的信号大、穿透力强，通常使用它来测量这种液态食品储罐的液位高度。

　　料仓

　　粮仓是食品行业常见的储罐。装填筒仓会产生大量灰尘，粮食属于固体颗粒，故采用固体雷达物位计 。固体雷达物位计信号更强，可穿透灰尘测量物料。

　　采矿

　　采矿行业中，固体料仓中石料及各种灰库中的料灰物位高度，均可通过雷达物位计进行测量。矿物状态可分为粉尘状、颗粒状和块状。其介电常数通常比较小，固体雷达物位计的电路部分专门增加了信号放大器，增强雷达回波信号，了雷达物位计在固体物位测量时的稳定性和精度。

　　过程罐

　　采矿行业中过程罐主要用于矿物的混合再加工。以铝土矿为例，铝土矿首先与氢氧化钠混合，蒸压和搅拌。然后将其送入煅烧炉，在那里脱水成白细粉-氧化铝。非接触式固体雷达物位计 可以准确测量该罐中的物位，确保工艺的良好运行。

　　料仓

　　筒仓是存储固体矿物的主要容器，采出的矿石通过输送系统输送到大型的地上或地下筒仓，并储存在那里直到用于生产。需要的测量来确定筒仓的物位。非接触式固体雷达物位计 是这种工况的好的测量仪表。

　　水泥

　　在水泥窑中利用雷达物位计技术，通过建立动态预测模型，实现熟料生产全寿命的完整视图。监测和控制生产大大提高窑的稳定性，提高生产效率，减少材料损失及能源成本。

　　过程罐

　　水泥粉料在回转窑中燃烧之前，来自混合床和集料的物料在大型磨机中被磨成细生料，然后粉末材料通过气动输送系统输送到筒仓。的水平监测对于优化原材料储存。非接触式固体雷达物位计 *可以满足此工况的要求。

　　料仓

　　水泥厂的原料大多是颗粒状物料，少数是块料，其半成品熟料也是颗粒状物料，储存在库或仓里。这种工况对物位仪表的天线结构要求比较，例如:大量程、高温、度粉尘，还需要考虑现场冷凝、积料、搅拌器等影响造成的伪回波现象。建议采用非接触式雷达物位计 来测量物位。

　　水处理

　　水处理行业的液位测量主要包括集水井、粗格栅、细格栅、生化反应池、冲泥池、污泥池、井溶池。其中除了集水井等超远量程、狭长空间外，其他环境比较简单。雷达物位计在以上场合均可以稳定工作，测量。

　　料仓

　　利用地下水泵将地下水从深井中输送到表面，要求溢出以前停止取水。因此需要并免维护的水位测量仪表。由于地下水井的深度可能会很大，采用接触式雷达物位计 可以方便、经济的测量地下水水位，大测量范围可达到100米。

　　雷达物位计厂家

　　定华电子生产雷达物位计，产品稳定、调试简单、安装方便，可适用于多种场合。

　　FMR60B-BABAEBHHBSA3ZVEEA+AKZ1雷达物位计性价比高的

　　参数:         工作频率:100MHZ-1.8GHZ

　　测量范围:缆式:0-30m；杆式、双杆式、同轴管式: 0-6m;

　　重复性:±2mm

　　分辨率:1mm

　　输出电流信号:4-20mA

　　:<0.1%

　　通讯接口:     HART 通讯协议

　　过程连接:     G11/2A螺纹

　　法兰DN50，DN80，DN100，DN150，DN200,DN250

　　过程压力:       -0.1-2MPa

　　电源:         电源:24VDC(±10%),纹波电压:1Vpp

　　环境条件:     温度-40℃～+70℃

　　外壳防护等级:   IP67

　　防爆等级:     EXia IIC T6

　　两线制接线:   仪表供电和信号输出共用一根两芯屏蔽电缆线

　　电缆入口:2个M20*1.5或1/2NPT(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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　　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。

　　如下图回波曲线所示，此时的液位是0.88m，界位是0.323m，油层厚度是0.56m，分别输出到罐旁表显示，三路4~20mA信号输出到中控室。个回波是油面液位回波，第二个回波是油水界面回波，回波强度很好。测量稳定，取得了良好的测量效果。

　　▲ 回波曲线清晰

　　▲ 测试数据稳定

　　UDR1000-54测量优势:

　　1. 导波雷达界面测量不受介质密度变化的影响，因此测量、。

　　2. 可实现界面和液面的同时测量和输出，不受满罐影响。

　　3. 在满罐和非满罐情况前均可实现界位和液位的测量。

　　4. 导波雷达是微波测量原理，受工况环境因素影响小，测量更。

　　5. 导波雷达可以实现免调试、免维护。

　　6. 支持油在下水在上测量。

　　因此，在油水界面和油层厚度测量上，相对于电浮筒和差压液位计，UDR1000-54系列导波雷达界位计可以实现更加，同时使用又更加简单方便的界面测量，是界位测量仪表的选择。

　　导波雷达测量界面的原理

　　导波雷达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式或杆式探头传导，当脉冲遇到物料表面时部分反射回来，得到液面回波；剩余部分穿过上层介质继续传播，遇到界面二次反射，得到界面回波；回波被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为液面信号和界面信号。