雷達(dá)物位計(jì)在生產(chǎn)中的應(yīng)用

雷達(dá)物位計(jì)的基本原理是雷達(dá)波由天線發(fā)出，抵達(dá)液面后反射，被同一天線接收。雷達(dá)波往返的時(shí)間正比于天線到液面的距離，其運(yùn)行時(shí)間與液位距離關(guān)系。
　　L=H——d=H——ct／2式中c一電磁波傳播速度，在真空中為3×10m／s：
　　d一被測(cè)介質(zhì)與天線之間的距離，m;　
　　t_天線發(fā)射與接收到發(fā)射波的時(shí)間差，s：　
　　H一天線距罐底高度，m：
　　L一液位高度，m。　
　　由式（1）可知，只要測(cè)得t即可計(jì)算得到L。
　　1、雷達(dá)物位計(jì)工作原理　
　　（1）PUSH脈沖技術(shù)：這種技術(shù)就是由雷達(dá)頭發(fā)射一個(gè)脈；中信號(hào)，并測(cè)量從發(fā)出到接收回波的時(shí)間。這種技術(shù)根本上是一種模擬技術(shù)。雷達(dá)發(fā)射脈沖信號(hào)，信號(hào)從發(fā)射到接收的運(yùn)行時(shí)間與雷達(dá)傳感器到介質(zhì)表面的距離及物位成比例。大多數(shù)雷達(dá)物位計(jì)采用這個(gè)原理，采用的頻率為5I8～6．3GHz。價(jià)格較低、精度一般。雷達(dá)的發(fā)射角較大，在測(cè)量中除液面回波外，還會(huì)產(chǎn)生其它干擾回波，難以確認(rèn)液面回波。抗干擾能力較差，在測(cè)固態(tài)物料時(shí)更會(huì)產(chǎn)生各種干擾，因此采用此原理的液位計(jì)大多不能用于測(cè)固態(tài)液位。　
　　（2）調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)FMCW（FrequencyModulatedContinueWave）：這種技術(shù)不是測(cè)量時(shí)間。雷達(dá)頭發(fā)射連續(xù)變化的頻率信號(hào)，雷達(dá)信號(hào)被液體表面反射后，天線接收回波。由于信號(hào)頻率在改變，回波與信號(hào)發(fā)射瞬間的頻率不同，該頻率差正比于自雷達(dá)頭到液面的距離。FMCW技術(shù)就是測(cè)量這種頻率差，這是一種數(shù)字技術(shù)。雷達(dá)對(duì)物料表面發(fā)射連續(xù)的變頻波，天線接收回波信號(hào)。因?yàn)轭l率是不斷變化的，因此發(fā)射和接收的信號(hào)頻率不同，頻率差值與到物料表面的距離成正比。此原理采用更高的頻率，發(fā)射角更小，能量更集中，不但測(cè)量更遠(yuǎn)距離，信噪比高，而且可測(cè)低介電常數(shù)的介質(zhì)。內(nèi)置先進(jìn)的回波處理軟件，抗干擾能力更強(qiáng)，可測(cè)某些固態(tài)物料物位，甚至可測(cè)粉狀水泥物位。采用此原理的雷達(dá)物位計(jì)精度更高，性能更優(yōu)越，但價(jià)格比較昂貴。　
　　（3）導(dǎo)波雷達(dá)：導(dǎo)波雷達(dá)物位計(jì)運(yùn)用TDR原理（時(shí)域反射原理），TDR發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)沿導(dǎo)波桿向下傳送的電磁脈沖波，當(dāng)遇到此先前傳導(dǎo)介質(zhì)（空氣或蒸發(fā)氣）介電常數(shù)大的液體表面時(shí)，脈沖波會(huì)被反射。用超高速計(jì)時(shí)電路來(lái)計(jì)算脈；中波的傳導(dǎo)時(shí)間，電磁脈沖波傳輸距離s=vt，從而達(dá)到精確液位測(cè)量。　
　　2、雷達(dá)物位計(jì)測(cè)量特點(diǎn)　
　　（1）連續(xù)準(zhǔn)確的測(cè)量：雷達(dá)式物位計(jì)不受溫度、壓力、氣體的影響，與介質(zhì)表面無(wú)接觸，快速且精確地測(cè)量不同介質(zhì)的物位。　
　　（2）安全且節(jié)能：雷達(dá)式物位計(jì)不但可以在高溫高壓下進(jìn)行測(cè)量而且極準(zhǔn)確安全且節(jié)省能源，雷達(dá)式物位計(jì)的發(fā)射功率只有每平方厘米幾個(gè)微瓦，因此可以不受任何限制將其應(yīng)用于各種場(chǎng)合。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)金屬外壁就可將雷達(dá)信號(hào)完全屏蔽。雷達(dá)式物位計(jì)使用的材料化學(xué)性和機(jī)械性都相當(dāng)穩(wěn)定，而且材料可以再循環(huán)利用。　
　　（3）無(wú)需維修且可靠性強(qiáng)：雷達(dá)波不受干擾，由于雷達(dá)式傳感器的各部件均不能被拆開(kāi)而且沒(méi)有機(jī)械磨損。所以雷達(dá)式物位計(jì)可以被應(yīng)用于各種場(chǎng)合。通過(guò)使用高級(jí)材料，雷達(dá)式物位計(jì)對(duì)于極復(fù)雜的化學(xué)和物理?xiàng)l件都很耐用，它可以提供準(zhǔn)確可靠且長(zhǎng)期穩(wěn)定的模擬量或數(shù)字量物位信號(hào)。　
　　（4）幾乎可以測(cè)量所有介質(zhì)：雷達(dá)信號(hào)是否可以被反射，取決于兩個(gè)因素：被測(cè)介質(zhì)的導(dǎo)電性，被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)。所有導(dǎo)電的介質(zhì)都能很好地反射雷達(dá)信號(hào)，雷達(dá)傳感器可以測(cè)量所有介電常數(shù)大于1．5的介質(zhì)（空氣的介電常數(shù)是1），盡管介質(zhì)的導(dǎo)電性不是很好，也能被很準(zhǔn)確地測(cè)量。　
　　3、工程選型　
　　雷達(dá)物位計(jì)若選型不合理，干擾回波得不到很好處理，儀表可靠性將會(huì)減低。雷達(dá)物位計(jì)在選型時(shí)應(yīng)考慮如下幾個(gè)因素：
　　（1）被測(cè)介質(zhì)的導(dǎo)電性、介電常數(shù)：被測(cè)介質(zhì)為導(dǎo)電液體或介電常數(shù)在4以上的液體，一般選普通型雷達(dá)。介電常數(shù)小的液體（介電常數(shù)在2以下）和某些導(dǎo)電性固體，因干擾回波多，多采用精密型的雷達(dá)或?qū)Рㄊ嚼走_(dá)。　
　　（2）應(yīng)用條件：應(yīng)用條件一般有平靜液面、輕微波動(dòng)表面、湍流表面、帶攪拌、有泡沫等幾種情況。條件越復(fù)雜，干擾回波越多，所測(cè)的實(shí)際量程越小。復(fù)雜環(huán)境應(yīng)選處理干擾回波能力強(qiáng)的精密型雷達(dá)或選尺寸大一些的天線。　　
　　（3）測(cè)量精度：普通型雷達(dá)精度一般為±10mm，精密型精度達(dá)±3ram。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要選型　
　　（4）量程：根據(jù)實(shí)際需要選型，選天線尺寸。注意復(fù)雜環(huán)境下，實(shí)際量程有所減少。　　
　　（5）天線類型和天線尺寸：天線尺寸越大，所測(cè)量程越大，抗干擾能力越強(qiáng)。雷達(dá)物位計(jì)的天線類型有桿式、喇叭口式、拋物面等。
        ①桿式天線：一般用在強(qiáng)腐蝕的環(huán)境中，抗干擾能力弱一些，量程小。
        ②喇叭口天線：抗干擾能力強(qiáng)一些，適合較復(fù)雜的環(huán)境。喇叭口越大，能量越集中，所測(cè)量程更大。③拋物面天線：聚焦效果比喇叭口更強(qiáng)，抗干擾能力最強(qiáng)，量程最大。　
　　（6）電源及輸出信號(hào)：電源有220VAC、24VDC，根據(jù)需要選用采用兩線制或四線制。輸出信號(hào)為4N20mADC或數(shù)字信號(hào)，根據(jù)所需選合適的型號(hào)。　
　　4、程安裝
　　雷達(dá)物位計(jì)的安裝位置是否合適對(duì)測(cè)量有很大的影響。若安裝位置不合理，將引起干擾回波，使儀表測(cè)量不穩(wěn)定或測(cè)量不準(zhǔn)確。這種情況需要重新定位，選一最佳位置，使雷達(dá)回波質(zhì)量?jī)?yōu)化，減少干擾回波。雷達(dá)物
　　位計(jì)安裝要求：　
　　（1）雷達(dá)物位計(jì)要垂直于物料表面安裝。使雷達(dá)波盡可能反射回去，減少能量損失。　
　　（2）儀表安裝位置離罐壁距離至少30cm，防止罐壁上所裝儀表如溫度元件、料位開(kāi)關(guān)等在雷達(dá)束內(nèi)，引起干擾回波。　
　　（3）物位計(jì)不要裝在進(jìn)料口上方。　
　　（4）儀表不要裝在攪拌器上方，使雷達(dá)束內(nèi)無(wú)障礙物，去除干繞源。在實(shí)際應(yīng)用中，一些內(nèi)裝攪拌器的小型罐，無(wú)法達(dá)到此要求，可選處理干擾回波能力強(qiáng)的精密型雷達(dá)物位計(jì)，把干擾回波寄存，使雷達(dá)準(zhǔn)確識(shí)別表面回波。　
　　（5）雷達(dá)物位計(jì)的天線要伸人罐壁內(nèi)（喇叭口天線要伸出10ram以上桿式天線要伸出200mm以上）。　　
　　（6）拱形頂罐或臥罐不要把儀表裝　
　　在罐的中心位置，使回波易丟失。　
　　5、行管理　
　　雷達(dá)物位計(jì)是一種免維護(hù)儀表，可長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。實(shí)際應(yīng)用中，常見(jiàn)的故障多是有干擾回波引起。
        常見(jiàn)故障及處理方法如下：　
　　（1）儀表無(wú)指示：
        處理方法：查電源，查通訊電纜是否正常。　
　　（2）儀表有故障代碼：
        處理方法：
　　清除故障代碼。若清除不了，參照故障代碼列表，進(jìn)行相應(yīng)處理或與廠商聯(lián)系。　
　　（3）儀表指示不穩(wěn)定、不正確或無(wú)　
　　回波：多數(shù)由干擾回波引起。干擾回波處理除選功能強(qiáng)一些的雷達(dá)物位計(jì)或?qū)Рɡ走_(dá)、選最佳安裝位置、選合適的天線類型和稍大的尺寸外，還可選帶處理干擾回波功能強(qiáng)的多回波處理軟件的儀表。具體處理方法有虛假回波抑制、虛假回波寄存。以前的回波分析處理系統(tǒng)是人為地壓縮虛假回波，現(xiàn)通過(guò)ECHOFOXER回波處理軟件和模糊邏輯分析所有回波，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和應(yīng)用條件來(lái)確定回波的反射概率，從而確定回波是否有效。通過(guò)技術(shù)先進(jìn)的MET多回波跟蹤軟件，進(jìn)步處理罐內(nèi)障礙物引起的干擾，使干擾回波與實(shí)際表面回波分離開(kāi)。