TK-904-50雷达物位计工厂

　　固体散料测量的技术突破

　　低介电常数（ε＜2）粉料测量是行业难题，80GHz雷达传感器通过增强发射功率（＜20mW）和窄波束（＜4°）提升信号反射率。某电厂粉煤灰仓实测显示，传统26GHz雷达回波强度仅-90dBm，而80GHz型号达-65dBm。粉尘环境需配备0.3MPa压缩空气吹扫装置，防止天线积灰。最新多目标识别算法可区分下落物料与料位面，动态测量误差控制在0.5%FS以内。料仓倾斜时，三维建模技术能自动补偿斜面导致的测量偏差。

　　雷达物位计作为一种基于微波技术的非接触式测量工具，不仅在传统行业中巩固了其，还在新兴领域展现出巨大潜力。随着技术的不断进步和，雷达物位计的应用前景将更加广阔。

　　1.雷达物位计的工作原理

　　雷达物位计主要利用电磁波（通常为微波）的反射原理进行工作。当雷达装置发射出的微波脉冲遇到被测介质表面时会发生反射，雷达接收到反射波后，通过计算发射波与接收波之间的时间差或相位差，进而确定物位高度。根据雷达波传播方式的不同，雷达物位计可分为导波雷达（GWR）和非导波雷达（如时域反射法TDR和调频连续波FMCW）两大类。

　　2.技术特点与优势

　　非接触测量:雷达物位计无需直接接触介质，避免了测量元件的腐蚀和磨损，适用于高温、高压、有毒、易燃易爆等恶劣环境。

　　高精度与稳定性:微波穿透性强，几乎不受温度、压力、蒸汽、粉尘等因素影响，能提供稳定的高精度测量。

　　广泛适用性:无论是固体颗粒、粉末、液体还是浆料，甚至是界面测量，雷达物位计均能胜任，覆盖了从储罐、反应釜到料仓等多种容器类型。

　　易于安装与维护:非接触式设计简化了安装过程，减少了维护需求，降低了总体运营成本。

　　3.应用实例

　　电力与能源:在燃煤发电厂的灰库、脱硫塔等环节，雷达物位计用于监测粉煤灰、石膏浆液的物位，确保合规及设备正常运行。

　　食品饮料:在糖浆、酒精、油脂等存储罐中，雷达物位计因其卫生没污染的特性，成为测量工具，食品。

　　水及污水处理:雷达物位计在污水处理池、净水厂蓄水池等设施中，准确测量水位，优化水资源管理。

　　4.未来发展趋势

　　随着物联网（IoT）、大数据和人工智能技术的结合，雷达物位计正朝着更智能、更集成化的方向发展。智能算法的应用使得雷达物位计能够自我学和适应复杂工况，提供好的诊断和预测性维护服务。此外，小型化、低功耗设计以及远程无线通信技术的发展，也为雷达物位计在远程监控和无人值守站点的应用开辟了新的可能。

　　固体散料测量的技术突破

　　低介电常数（ε＜2）粉料测量是行业难题，80GHz雷达传感器通过增强发射功率（＜20mW）和窄波束（＜4°）提升信号反射率。某电厂粉煤灰仓实测显示，传统26GHz雷达回波强度仅-90dBm，而80GHz型号达-65dBm。粉尘环境需配备0.3MPa压缩空气吹扫装置，天线积灰。多目标识别算法可区分下落物料与料位面，动态测量误差控制在0.5%FS以内。料仓倾斜时，三维建模技术能自动补偿斜面导致的测量偏差。

　　导波雷达液位计是接触式物位测量，采用时域反射技术（TDR）电子单元发射微波脉冲沿着导波杆（缆）传播，当接触被测介质时，产生反射信号由电子部件接收，计算发射到接收的间隔时间，转换为被测介质的距离。导波雷达液位计测量原理如图1所示。通过测量发射脉冲与反射脉冲的时间差，并通过以下公式即可计算出被测物质到仪表法兰的距离:2D=Ct （1）

　　式中:C为光速；T为发射脉冲与反射脉冲时间差；D为空间距离。

　　根据设定的满罐和空罐位置，通过以下公式即可计算出物料高度并输出4~20mA电流:

　　物料高度:L=E-D （2）

　　输出电流:Io=4+L×16/E （3）

　　式中:L为物料高度；E为量程。

　　导波雷达液位计适合测量液/液界面，如油水界面，油与水、油与酸、低介电的有机溶剂（甲苯、苯、环己烷、己烷、松节油和二甲苯）和水或酸。测量液/液界面应注意以下几点:

　　（1）介电常数较低的介质位于上部。

　　（2）两种液体的介电差异不低于10。

　　（3）上层介质的介电常数是已知的，该参数可在现场确定。

　　（4）上层介质的大厚度取决于其介电常数。

　　（5）上层介电常数下限＜3，下层介电常数上限＞20。

　　（6）可同时进行液位测量和界面测量。

　　导波雷达液位计可用在几何尺寸小的容器，也可用在旁通管和各种尺寸的储罐，适用于测量多种粉尘和谷物等。导波雷达液位计测量特性:

　　（1）无可活动机械部件，维护成本低。

　　（2）安装方便，支持罐顶安装或旁路管顶部安装。

　　（3）适用于液面、界面和粉末状或小颗粒状固料的物位测量。

　　（4）不受介质密度和pH值等物理参数变化的影响且无需进行补偿。

　　（5）适用于高温、低温、蒸汽和高压场合。

　　导波雷达液位计使用过程中微波沿导波管向下传导，尽量避免导波杆周围出现金属干扰或物料堆积的情况发生。导波雷达有的诊断功能，具有检测导波杆聚积物的能力。导波雷达液位计的结构由3个部件组成，即雷达变送器、过程密封件和导波杆。过程密封件和导波杆使得低能脉冲微波以光速沿其向下发送，在导波杆与物位（气/物、气/液或液/液界面）的交点通过导波杆被反射回雷达变送器。雷达变送器接收导波杆的测量信号，然后对这些信号进行处理并提供稳定的输出信号。

　　嘉可仪表JK系列雷达液位计种类，主要有缆绳式导波雷达液位计、杆式导波雷达液位计、喇叭口天线型雷达液位计、防腐四氟型雷达液位计、水滴型天线雷达液位计、卫生型平板雷达液位计、PFA桶天线雷达液位计、水利雷达液位计、高温型雷达液位计、高频雷达液位计、调频波FMCW型雷达液位计等。

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　　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。

　　VEGA导波雷达液位计 VEGAFLEX 81，TDR传感器。绳型、棒型或同轴型传感器。在有蒸汽、有附着物、会发泡或有冷凝物的应用场合，该传感器也能提供准确的测量值 -哪怕是在立管或旁路管中也是如此。VEGAFLEX 81 是用于测量液体介质物位和界面的Ass。导航操作能简易，省时并地完成启用，可截短测量电标准简易，确保计划的*大灵活性。测量精度 2 mm，量程距离 75m，法兰连接:=> DN25，过程压力 -1 ... 40bar。不导电的介质只能部分反射微波能量。不被反射的能量穿越介质，在与第二种液体的相位边界得到反射。此效应被用于分离层测量。您可以很方便地在VEGAFLEX 上通过操作工具来选择此项功能。

　　当近距离观察时，一个在工厂车间里看似像完整系统的东西很少是一个整体:每一套生产设备的背后都隐藏着来自不同制造商的机械、电气、电子和软件组件。一台机器或整个系统的维修或维护效率在很大程度上取决于所需数据的可用速度。是否在资料堆中的文件夹内费力地找寻文件？作为该联盟（简称DDCC）的创始人之一，物位和压力测量仪表制造商 VEGA 与过程自动化领域的zhiming企业共同开发出新型“DIN SPEC91406”。如果该联盟的计划得以成功实施，那么，传统意义上的铭牌很快就会被废除。转换后，公司里的每个员工都拥有相同的*新数据，可以做出正确和合理的决策。

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　　威格导波雷达液位计VEGAFLEX81 FX81.AXLTGFHXKMAX

　　VEGA雷达液位计VEGAPULS64PS64.AXBXXCHXKM

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　　VEGA导波雷达液位计VEGAFLEX81 FX81.AOATBFHXKMXX

　　VEGA分析仪VEGAMET861 MET861.SC

　　威格导波雷达液位计VEGAFLEX82 FX82.AXATFFHXKMXX

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　　威格物位计VEGAPULS67 PS67.XXBXXHKMXX

　　威格导波雷达物位计VEGAFLEX86 FX86.AXHTO1HXANAX

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　　VEGA音叉振动开关VEGAWAVE62 WE62.XXTGDRKMX

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　　VEGA物位计VEGAPULS62 PS62.DXENBFHDMAX

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　　本公司是国内有名的自动化仪器仪表供应商。针对市场上现有的备件、自动化产品价格偏高、采购渠道不畅等问题，通过多年的努力，公司以雄厚的技术实力和良好信誉，与多家世界有名欧、美等工控产品厂商建立了长期稳定的技术和商务合作关系，为客户大大减低采购成本，提供原装。我们的优势供应产品:HEIDENHAIN海德汉、BECKHOFF倍福、E+Hliuliang计、罗斯蒙特ROSEMOUNTliuliang计、西克SICK传感器、倍加福P+F传感器、REXROTH力士乐、AB模块、艾默生EMERSONliuliang计、MTS位移传感器、VEGA液位计、KRACHT齿轮泵、图尔克TURCK传感器、皮尔磁PILZ继电器、易福门IFM传感器。

　　威格导波雷达液位计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。对蒸汽和泡沫有很强的抑制能力，测量不受影响。威格导波雷达液位计常见故障案例分析与处理——测量数据无变化，拉直线:检查导波雷达液位计的参数设置，并查看回波曲线，发现无回波。将装置抽出，检查钢缆表面是否有异物附着，钢缆与底部重锤、钢缆与顶部连杆是否松动，导波筒内壁是否有杂物，四氟聚乙烯挡片是否脱落，发现钢缆与顶部连杆存在松动情况，导致导波头接收不到返回的信号，无法进行液位计算，是此次测量失败的主要原因。紧固并回装上电，曲线恢复正常。钢缆与顶部连杆安装松动，回波信号无法正常回传至导波头，影响液位测量。

　　VEGA导波雷达液位计。无论是在工业生产还是在日常生活中，对于液位测量如河流和湖泊水箱测量等，是在工业生产领域，水平测量具有ue的重要作用。在油田、化工等领域已广泛应用液位计来测量液位，可以掌握实际的液位值水平，从而生产的运行为经济核算提供依据。在当前水平测量中，测量精度是*重要的，无论是小型集装箱、大型油罐还是河湖水库。使测量误差很小的液位，也会造成很大的误差的容量值。tigao液位测量系统中液位测量的精度是重要的。导波雷达液位计的设计，包括同轴电缆的机械部分和同轴导波探头，用作液位传感器使用。同轴电缆用于连接导波电路和同轴波雷达液位计波导杆，通过调节同轴电缆的长度，可以安装在液位计上远离水箱，方便工作人员液位监测；同轴导杆安装在波浪顶部的液体槽中插入待测液体中，末端到槽底，用于测量液面高度。

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　　1、曲其森 2014年11月9日,导波雷达液位计基本介绍,塔北项目部开发作业部,汇 报 提 纲,一、设备概述,规格型号:TRD33-IBFPSMAVB-L3600 技术参数: 电源:24VDC 输出信号:4-20mA 环境温度:-40-70 工作压力:0-4MPa 通讯接口:HART通讯协议 生产厂家:中环天仪股份有限公司,罗斯蒙特导波雷达液位计是一种智能型液位计，由于其设计合理且适应性强而被广泛应用于炼油化工企业。这种液位计有多种规格形式，主要分为导波杆式、缆绳式两种,一、设备概述,杆式和缆式的区别,汇 报 提 纲,二、结构及工作原理,导波杆长1000mm（即表头法兰距导波杆末端的距离），正压取

　　2、压口距离导波杆末端100mm，正压取压口距离负压取压口600mm，负压取压口距离表头法兰300mm,1、基本结构,二、结构及工作原理,2、工作原理,导波雷达液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,二、结构及工作原理,2、工作原理,即电磁波由雷达液位变送器天线发射，通过导波体向下传递，到达被测介质表面反射后，再被变送器天线接收。电磁波从发射到接收的时间与到达物位的距离成正比，其关系如下: D=CT/2 式中: D天线到液位的距离； C电磁波传播速度； T电磁波运行时间。 因空罐的距离E已知，则液位L为:L=E-D,汇 报 提 纲,三、设备使用的优缺点,汇 报 提 纲,四、运行维护重点注意事项,检查灌顶雷达液位计的油位满高设定值与PLC程序中液位设定值是否一致； 要检查雷达液位计自身显示是否有问题，通过计算，如果核对油罐即时液位值所输出的即时电流值不准确，就说明雷达液位计本身是存在问题的，就要对其进行其他内部参数设定进行深层次的检查； 检查信号传输线是否有问题,汇 报 提 纲,五、常见故障判断及处理措施,汇报结束， 敬请各位领导批评指导

　　导波雷达液位计的详细介绍

　　导波雷达液位计是一种液体高度测量仪，其设计基于时间行程的原理。 测量开始后，雷达波以光速运行，运行时间可以用电子元件转换为物位信号。

　　仪表测量从基准点到材料表面的距离，探针发出高频脉冲沿电缆传播。 当脉冲撞到水位表面时，在原路上反射回来，被仪表内的接收机接收，将时间信号转换成物理信号。

　　导波雷达液位计测量结果准确，不受以下因素影响

　　水体密度、固体材料松散情况、温度、投入时粉尘、水体表面泡沫等不影响测量。 使用同轴棒式探针的测量不受罐体和短管内部结构的影响，可以更换探针和探针。

　　轨道雷达液位计的优点:

　　雷达水位计可连续测量水体、粒子和浆料等，测量结果不受介质种类、周围环境温度变化、惰性气体和蒸汽、粉尘、泡沫等影响。

　　测量精度为5mm，量程为60米，即使在250的高温、40公里的高压环境下，事项也能够测量，雷达液位计也适用于爆炸危险区域。

　　耐蚀性高:轨道雷达液位计应用于水液罐、酸碱罐、浆罐、固体颗粒、小型储油箱。 各种导电性、非导电性介质、腐蚀性介质。

　　导波式雷达液位计采用了100MHz～1.8GHz的发射频率，不锈钢包四氟杆式探头，安装方式四氟翻边法兰。测量对象为腐蚀性液体，大量程为四氟杆6米、四氟杆25米。

　　导波式雷达液位计​是我公司生产的采用微波技术来检测料位的高科技产品，该仪表充分利用了微波具有很好穿透性、对恶劣环境及被测物料适应性强等特点，采用世界上先*的大规模集成电路，将雷达原理、数字信号处理技术和傅里叶变换(FFT)技术。采用连续式乍动测量，能测量液体、固体(块状、粉状)料位，具有测距远、精度高等特点。

　　一、工作原理:

　　导波雷达液位计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。从而计算出探测组件顶部被测介质表面的距离，被测容器总高度是已知数，进一步可得出介质的物位高度。

　　二、主要特点:

　　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*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。

　　三、技术参数:

　　1.测量对象:腐蚀性液体

　　2.测量范围: 杆式6m、缆式25米；

　　3.过程连接:法兰DN50，DN80，DN100，DN150；

　　4.介质温度:-40～120℃；

　　5.过程压力: -0.1～2.0MPa；

　　6.工作频率: 100MHz～1.8GHz；

　　7.测量精度: ±10mm；

　　8.分辨率: 1mm；

　　9.采样: 回波采样54次/s；

　　10.输出电流信号:4～20mA+ HART通讯协议；

　　11.电源: 24VDC(±10%)纹波电压:1Vpp；

　　12.耗电量: max22.5mA ；

　　13.外壳防护等级:IP68；

　　14.防爆等级:EXiaIICT6 ；

　　15.两线制接线:仪表供电和信号输出共用一根两芯电缆；

　　16.电缆入口:M20×1.5(电缆直径5～9mm)。