HBRD903雷达物位计性价比高的

　　RF2000系列导波雷达物位变送器是我公司与美国FOX仪表有限公司合作设计、制造的具有自主知识产权的导波雷达物位计，该产品经多年两地雷达液位专家的联合研究和开发。电    源:24VDC (12～30V)

　　输出信号:4～20mADC带HART通讯协议

　　负载电阻:≤650Ω

　　环境温度:-40～65℃

　　相对湿度:0～99%

　　大粘度:8000CP介电常数:εr≥1.4

　　重 复 性:≤2mm

　　诊断报警:低报3.6mA  高报:22mA

　　电气接口:标准1/2”NPT内螺纹

　　防护等级:IP67

　　阻尼时间: 0～30s可调

　　用户界面:3按键+LCD液晶显示

　　介质温度:常温≤120℃  中温≤200℃  高温≤520℃

　　公称压力:普通≤2.5MPa  中压≤10.0MPa  高压≤32.0MPa测量范围:同轴、杆式≤6.1m   缆式≤21m

　　精    度:同轴、杆式≤±0.1%FS    缆式≤±0.3%F

　　防爆等级:本安型:ExiaIICT1～T6     隔爆型:ExdIICT1～T6

　　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收，并将距离信号转化为物位信号。

　　反射的脉冲信号沿缆绳传导到仪表电子线路部分，微处理器对此信号进行处理，识别出微波脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由软件完成，距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比:D=C×T/2 其中C为光速因空罐的距离E已知，则物位L为:L=E-D

　　通过输入空罐高E（=零点），满罐高F（=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。对应于4－20mA输出。

　　液体及固体测量，复杂过程条件。

　　参数:          工作频率:6.8GHZ

　　测量范围:缆式:0-30m；杆式、同轴式:0-6m

　　重复性:±3mm

　　分辨率:1mm

　　采样:回波采样55 次/s

　　响应速度:>0.2S（根据具体使用情况而定）

　　输出电流信号:4-20mA

　　精度:雷达料位计的工作原理与分类

　　雷达料位计通过发射6-80GHz的微波信号并接收回波来测量物料高度，分为脉冲波（量程30m）和调频连续波FMCW（精度±1mm）两种。26GHz设备适用于大多数工况，80GHz高频型号可检测介电常数低至1.4的物料。某化工厂应用显示，80GHz雷达测量ε=1.8的塑料颗粒时，信号强度比26GHz型号提升20dB。最新相控阵技术实现电子波束偏转，能自动避开仓内障碍物，安装灵活性提高40%。

　　导波雷达液位计既可用在几何尺寸狭小的容器中，也可用在旁通管和各种尺寸的储罐中，适合卧罐和其他小型。也是安装空间有限的地下储罐的理想选择。

　　计采用时域反射原理（TDR）进行测量。其工作原理是:电子单元发射低功率、纳秒级电磁波脉冲，通过浸入工艺介质的导波杆（缆）传输，当接触被测时，产生反射信号，由电子部件接收，根据行程时间原理计算发射到接收的间隔时间，转换为被测介质的距离。简单来说，导波雷达液位计的工作方式就是发射—反射—接收，测量原理如图１所示。

　　导波雷达液位计过程连接形式灵活，工程中普遍采用法兰或螺纹安装在设备顶部，且导波杆（缆）垂直位于储罐中，也可以安装在设备旁通管内。变送器可沿水平方向360°旋转，便于电缆线连接和查看表头显示。根据介质特点，选择合理的安装位置，避免影响测量效果。

　　对于硬杆类导波雷达液位计，导波杆垂直插入液体介质，稳定导波杆，如果导波杆在工作期间受介质波动，可能发生移动，范围在0.3ｍ 内，可将导波杆固定。导波杆与容器底部需有间隙，间隙至少为５ｍｍ。导波杆不得接触设备管嘴，需有的安装空间即可。而对于软缆类导波雷达液位计，导波缆杆接触介质，稳定导波缆将其引向容器底部，使用重锤或弓形夹方式固定。若金属容器壁光滑，导波雷达与设备内壁之间的水平距离小间隙为100ｍｍ，若是容器存在干扰物其小间隙则更大，以制造商资料为准。

　　罗斯蒙特 3300 在众多应用领域中，提供且的液位。 凭借高灵敏度和信号处理性能的导波雷达技术，罗斯蒙特 3300 系列通过一个变送器便能同时进行液位和界面两种测量。 3300 系列现推出一系列型导波杆，设计用于即使在恶劣的过程环境下也能进行测量。 二线制连接确保了安装简便经济。 其特点包括:

　　高温和高压导波杆 用于要求高的液位测量领域。

　　多样的导波杆几乎可满足应用领域的需求。

　　多变量、环路供电的液位和界面变送器可减少储罐穿孔数目，并节省安装成本。

　　直接液位测量无需对温度、压力、密度、介电性能或导电性能的变化进行补偿。

　　简便易用的雷达组态工具使得设置简单，并通过波形图和记录工具提供诊断。

　　几乎不受粉尘、蒸汽、干扰物的影响。

　　坚固的模块化结构降低了运行成本，提高了性。

　　易于集成于现有设备中。

　　外形尺寸图

　　HBRD903雷达物位计性价比高的

　　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。

　　1、应用:液体、固体颗粒2.测量范围:20米3.过程连接:螺纹、法兰4.介质温度:-40~250℃5.过程压力“-0.1~2MPa6.精度:±3mm7.频率范围:100MHz-1.8GHz8.防爆登记:Exia Ⅱ CT6 Ga Exd ia Ⅱ CT6 Gb9.防护登记:IP6710.信号输出:4…20mA/HART(两线）