OPTIFLEX2200C导波雷达物位计产地货源
液体测量的特殊应用方案
对于易结晶介质,传感器配备PTFE天线罩防止结垢,同时保持ε>1.4的介电常数要求。强腐蚀性液体测量采用全密封316L不锈钢外壳,耐98%浓硫酸腐蚀。某化工厂测量发烟硫酸(ε=110)时,通过调整回波阈值使信号强度稳定在-70dBm以上。最新导波雷达技术利用探杆引导电磁波,可穿透泡沫层检测真实液位。小型储罐(<3m)推荐使用5°窄波束天线,避免罐壁反射干扰。
液位计导波雷达:原理、应用与优势
液位计导波雷达是一种的测量设备,它利用微波雷达技术来检测和测量液体的水平或垂直位置。这种设备的出现,为工业生产、环境保护等领域带来了大的便利。本文将详细介绍液位计导波雷达的工作原理、应用领域以及其优势。
一、液位计导波雷达的工作原理
液位计导波雷达的工作原理主要基于微波雷达技术。微波雷达是一种利用微波信号进行距离测量的设备,其工作原理是发射微波信号,通过接收反射回来的信号,计算出目标物体的距离。
在液位计导波雷达中,微波信号被发射到被测液体中,然后通过液体的表面反射回来。这些反射回来的信号被雷达接收器接收,并通过计算反射时间和微波的传播速度,可以地计算出液体的位置。
二、液位计导波雷达的应用领域
液位计导波雷达由于其高精度和性,被广泛应用于各种需要测量液体位置的场合。
1. 工业领域:在化工、石油、食品等行业中,液位计导波雷达被广泛用于储罐、管道等设备的液位测量,以确保生产过程的和效率。
2. 领域:在污水处理、海洋监测等领域,液位计导波雷达可以帮助我们准确地了解水体的深度和质量,从而地保护环境。
3. 农业领域:在农田灌溉、水库管理等方面,液位计导波雷达可以帮助我们准确地控制水位,从而提高水资源的利用效率。
三、液位计导波雷达的优势
1. 高精度:液位计导波雷达可以地测量液体的位置,其精度可以达到毫米级别,远高于传统的液位测量方法。
2. 非接触测量:液位计导波雷达可以在不接触液体的情况下进行测量,避免了传统测量方法可能带来的污染或损坏问题。
3. 抗干扰能力强:由于微波信号的性,液位计导波雷达对环境的干扰能力强,可以在各种复杂环境下稳定工作。
4. 维护简单:液位计导波雷达的结构相对简单,维护成本较低,可以大大降低使用和维护的难度。
总结,液位计导波雷达是一种、准确、的测量设备,它的出现大地推动了各个领域的发展。随着科技的进步,我们相信液位计导波雷达的应用将会更加广泛,为我们的生活带来更多的便利。
雷达是利用电磁波传播过程中折射性和性而研发的一种空间测距电子仪器,初用于国防及航空导航。随着科学技术的推广,雷达逐渐用于工业和民用领域,并衍生出众多型号产品,应用于工业生产中液位测量的雷达液位计就是其中的一类。
雷达液位计测量原理
雷达液位计的测量原理和军工中的雷达一样,都是通过电磁波的直线传播特性测量周围空间的净空距离,即被测物体距离雷达的直线空间距离,具体到工业生产中就是液体的液面到雷达天线的空高。通过对雷达液位计组态可设定雷达天线到容器底部的垂直距离,根据已经测得的液面空高就可计算出液体的液位高度。
测量原理公式为H=L-CT/2
C为电磁波的波速即光速, T为电磁波从发射到接收所用到的时间,L为雷达天线距离容器的低端的垂直高度,H为被测液体的高度。
工业中的液位检测不同于军工航空动辄几十上百千米的空间测距,生产中的液位检测距离都较小,高范围的储罐液位检测也就一二十米的垂直高度,这样的距离空间相对于光速传播的电磁波来说可以忽略不计,于是上述的测量方式很难实现,因为人类无法制造出不用时间的电路处理仪表。
为使雷达测距应用于工业中的液位检测,生产厂商使用了高频的无线电波,使用线性调频连续测距的方法,让天线发射的电磁波的频率随着时间进行改变,接收器接收到的反射电磁波频率与此时的天线发射频率是不同的,通过计算两者的频率差,换算得出电磁波在空间传播的时间,从而能够计算出被测液位的高度。雷达液位计的构造
不同厂商所生产的雷达液位计形式各异,但总体的部件大体是一致的,其主要包括电路部分(雷达波发生器、信号检测、信号处理),天线及接收器和安装附件表体三大部分。根据天线的不同,雷达液位计可分为导波雷达和普通雷达两大类型。
导波雷达液位计
导波雷达是在电磁波发射器的下方安装了一个金属导波体,让高频的无线电波沿着金属体垂直向下传播,当电磁波碰到被测物质的液面时,电磁波会在接触面反射,沿着波导体垂直的返回到雷达液位计天线内部的接收器中,然后处理电路进行分析计算,得出被测液体的液面高度。根据金属导波体的不同,导波雷达又分为缆式和杆式两大类。
缆式导波雷达的导波体为一个柔性的不锈钢金属绳,其末端栓一金属重物,以金属绳在被测液体中垂直的伸入到容器底部,金属绳在使用中漂浮摆动而弯曲。这样结构的雷达液位计主要用于底下罐、零位罐等地面以下的液位测量中。
杆式导波雷达的波导体根据导波杆及天线的不同又分为很多种,有金属杆式的导波雷达,有通过金属管的喇叭天线式的导波雷达,有带有旁通测量筒的导波雷达。这些导波雷达主要用于高出地面的储罐液位测量或生产设备塔器储罐可以侧装旁通管的液位测量。 西安赛谱自动化仪表技术有限公司
普通雷达液位计
普通雷达液位计的天线,只是一个电磁波的发射接受装置,其电磁波发射后通过气相自由传播,由于雷达液位计电磁波为高频的微波信号发散传播性差,而且被测液体距离雷达液位计的高度小,其电磁波传播过程可看成垂直传播,因此这种雷达液位计满足液位测距要求。相对于导波雷达少了导波体节省费用方便安装,在储罐等较高液位测量中得到大量的应用。
根据天线的不同生产厂商制作了不同型号的雷达液位计,以适应不同工况环境。厂里使用的普通雷达液位计的天线有喇叭口、水滴形(防液体挥发凝结)、偏心型(防多重反射电磁波干扰)、宽口喇叭口(防气相介质衰减电磁波)四种类型。
电路处理部分
根据 雷达液位计处理电路的复杂程度,雷达液位计分为单路测量的普通模式和多重处理信号的总线模式。多重信号处理不仅能处理雷达电磁波测距的液位信号也可处理热电阻的温度测量信号,并可通过总线的方式把多台雷达液位计连接起来,通过一根总线远传到控制室内。适用于储罐众多布分散的大中型储罐系统的液位测量,节约了传输线缆的铺设和费用。
雷达液位计故障分析及处理
雷达液位计从测量原理上看是一种高精度的测距仪表,雷达液位计制造厂商也大肆介绍雷达液位计的优点,如可用于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,可对不同料位进行连续测量,但实际使用中雷达液位计常出现很多问题甚至失灵无法使用。
雷达液位计电磁波选取依据
由雷达液位计的测量原理可见,雷达液位计测量过程中的核心是电磁波传播过程中频率波的改变范围,因此天线所接受的雷达波的频率,是液位测量的关键依据。
雷达液位计在使用中天线到被测液体的液面的空间净空中,充斥着各种频率的电磁波,这些电磁波大部分都会通过各种反射、折射传播到天线内部的接收器中,因此雷达液位计的接收器接收到的电磁波是一系列的大量的不同频率的电磁波。
怎样从这杂乱的电磁波中选出真实的液面反射来的电磁波,是雷达液位计能否准确测量液位的关键,这就需要一个选频电路。选频电路选择的依据是根据接受到的电磁波的能量来进行衡量。
电磁波在传播过程中受气相介质,被测介质的反射折射,金属容器壁等物质的碰撞吸收,能量会不断减弱,反射的次数越多能量损失越大,经过的距离越长能量损失越大。由于电磁波是垂直于被测液体的液面发射,其电磁波在被测液面的反射率大(折射率小),可近似为全反射,其在被测液体液面的能量损失,是电磁波回波损失小的。垂直于被测液面的空间距离是电磁波传播中短的距离,这个反射的电磁波在气相空间传播中能量损失也是小的,由此两点被测液位反射回来的电磁波的能量是电磁波频谱中大的,由此雷达液位计的选频电路得出被测液体的空高,从而计算得出被测液体的高度
雷达液位计使用中的问题
雷达液位计电磁波选频可以知道,返回接收器的电磁波的能量大小是雷达液位计选用电磁波频率的依据,从而决定着雷达液位计测量的准确性。如果正常使用中,被测液体所反射的电磁波的能量不是高的电磁波,那么雷达液位计就会选用其他的不真实的电磁波频谱,此时就会造成被测液位失真。
造成这种现象的原因,大体可以归为以下几点:
一、被测液体与雷达天线之间的净空中有较大面积的反射物,致使电磁波在到达液面之前被反射。造成这种现象的原因主要为:
1、被测容器内部有搅拌器、加热盘管、管线等金属物体,如果这些金属体裸露在被测液体的外部,而且正处于电磁波垂直传播的方向,如搅拌机旋转中的浆液转动,就会造成电磁波被提前反射回来,而造成被测液位偏高。
2、雷达液位计安装地点距离容器壁太近或不垂直与被测液面,使电磁波在传播中照射到容器内壁而提前反射回来;电磁波在被测液面反射过程中没有原路返回(斜射时),致使雷达液位计检测不到反射电磁波;液面反射的电磁波经多重反射能量损失过多,而没有被选频电路选中,以上多种情况造成雷达液位计测量失真。
二、波导体(绳缆、杆)上有挂料,电磁波沿着波导体传播中,在没有到达液面前遇到波导体上面的挂料而反射回来,产生虚假液位。安装的波导管不垂直与雷达液位计,造成电磁波斜射到波导管的内壁,而产生如同容器内壁一样的反射或多重反射而使测量失真。
三、被测液体与雷达天线之间的净空中,气相介质蒸汽浓度太大,致使电磁波在空间传播中,能量损失太大,甚至反射波根本到达不了雷达液位计的接收器。
被测液体有加热要求,上部安装搅拌机的情况下尤其严重,由于被测液体在加热搅拌中不断有蒸汽挥发,会造成液面以上的空间中充满了高浓度的介质蒸汽,其微小的液体颗粒不仅对电磁波产生漫反射而且会吸收大量的电磁波能量,使电磁波出现很大衰减,造成雷达天线无法接受回波信号。
被测液体中含有水份时,挥发的水蒸气对于电磁波的吸能更加严重。由于水汽具有易冷凝的特性,气相空间含有的水汽在罐顶罐壁附近会逐渐冷凝,积聚在一起形成较大的水汽滴,充斥在液位上方的空间里,对于电磁波具有强烈的吸能作用,致使电磁波的能量衰减过大无法到达雷达接收器,造成雷达液位计彻底失去工作能力。
四、雷达液位计天线附着赃物,致使电磁波刚刚发射出就被反射回来,甚至根本发射不出去。这样的状况即使使用防凝结的水滴形天线,也无法避免雷达液位计的突然失灵。
雷达液位计天线附着赃物是被测介质挥发的升级加重,被测液体净空中大量充斥着气相蒸汽,其会附着在雷达液位计的天线上,是易冷凝的高粘介质,雷达液位计安装在储罐顶部温度较低,挥发的介质蒸汽易在雷达天线上凝析附着,造成电磁波发射困难,情况严重时介质甚至在天线上结焦,损坏天线。
同样被测介质含有水份时,水汽易在天线上附着,致使电磁波发射不出去,使雷达液位计彻底失灵。
五、雷达液位计电路中的保护措施。雷达液位计是一种高科技的测量仪表价格昂贵,处于对仪表本身防护的需要,制造厂商普遍在电路中设置了很多保护措施,如超温保护、低电压保护,高液位保护,运行故障保护以及数据保持,错误锁定等液位检测防护措施。这些防护措施在日常使用中,如果雷达液位计出现问题,保护就会动作,造成雷达液位计停止工作,此时需要查找故障原因,清除恢复后雷达液位计才能正常使用。防护功能随厂商不同而设置,集成度高的防护措施多。如总线式的多功能雷达液位计,其本身的防护措施就多,日常维护要熟悉。
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。
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。