雷达料位计的工作原理

好一点小编带来了雷达料位计的工作原理，希望能对大家有所帮助，一起来看看吧！

雷达料位计的工作原理解释如下：

“雷达料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。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。”雷达料位计的测量原理和雷达液位计以及雷达水位计的测量原理是一样的，只不过它们的测量的介质不一样，应用的环境也不一样。雷达波是一种特殊形式的电磁波，雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似，传播速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。

料仓负压对雷达料位计的影响有：

1、存在交流干扰，电压偏高。生产线采用的淮安嘉可自动化仪表有限公司的JK-806高频脉冲雷达物位计，供电电源要求是24VDC（典型值），但在现场测量中发现供电电源显示为27.2V，明显高于24VDC，导致测量结果偏大，甚至会出现雷达物位计死机现象。

2、雷达料位计安装位置不对导致测量有所偏差。骨料在中转仓内的堆积呈山字形锥体，但仅在返料皮带下料口附近安装了一台雷达料位计，安装位置距离返料皮带下料口太近，同时又距离两边一破进料皮带下料口太远。雷达料位计的正下方是返料皮带的下料落点，距离太近，下落过程中的骨料会对雷达料位计造成干扰，形成虚假反射。

运用原理：雷达物位计是将发射能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。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。一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定和精确的测量。JDD800系列雷达物位计即使在工况比较复杂，存在虚假回波的情况下，其用最新的微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波。天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成，精度可达到毫米级。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

通过输入空罐高度E（=零点），满罐高度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。

应用介质：雷达物位计适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量，适用于温度、压力变化大；有惰性气体及挥发存在的场合。采用微波脉冲的测量方法，并可在工业频率波段范围内正常工作。波束能量较低，可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对人体及环境均无伤害。

雷达波是一种特殊形式的电磁波，雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似，传播速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。

KERD-800/900系列雷达料位计的频率越高，发射角越小，单位面积上能量（磁通量或场强）越大，波的衰减越小，雷达料位计的测量效果越好。

发射－反射－接收是雷达式料位计工作的基本原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5.8GHz的雷达信号。反射回来的信号仍由天线接收，KERD-800/900系列雷达料位计雷达脉冲信号从发射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离以及物位成比例。

即：h= H–vt/2

式中 h为料位；H为槽高； v为雷达波速度；t为雷达波发射到接收的间隔时间

NIVELCO导波雷达料位计是依据时域反射原理( T D R T i m eDomain Reflectometry)为基础的雷达料位计,时域反射原理首先是用于通讯电缆的故障检测，今天我们将导波雷达料位计成功应用于工业测量领域. 1.回波处理新技术的应用从KERD-800/900系列雷达料位计雷达料位计的测量原理可以知道，KERD-800/900系列雷达料位计雷达料位计是通过处理雷达波从探头发射到介质表面然后返回到探头的时间来测量料位的，在反射信号中混合有许多干扰信号，所以，对真实回波的处理和对各种虚假回波的识别技术就成为KERD-800/900系列雷达料位计雷达料位计能够准确测量的关键因素。

2.测量数据处理：

由于液面波动和随机噪声等因素的影响，检测信号中必然混有大量噪声。为了提高检测的准确度，必须对检测信号进行处理，尽可能消除噪声。

经过大量的实验验证，采用数据平滑方法可以达到满意的效果。此方法也可有效的克服罐内搅拌器对测量的影响。

3.KERD-800/900系列雷达料位计雷达料位计的特点：

由于KERD-800/900系列雷达料位计雷达料位计采用了上述先进的回波处理和数据处理技术，加上雷达波本身频率高，穿透性能好的特点，所以，KERD-800/900系列雷达料位计雷达料位计具有比接触式料位计和同类非接触料位计更加优良的性能。

①可在恶劣条件下连续准确地测量。

②操作简单，调试方便。

③准确安全且节省能源。

④无需维修且可靠性强。

⑤几乎可以测量所有介质。

三、安装应注意的问题

（1）当测量液态物料时，传感器的轴线和介质表面保持垂直；当测量固态物料时，由于固体介质会有一个堆角，传感器要倾斜一定的角度。

（2）尽量避免在发射角内有造成假反射的装置。特别要避免在距离天线最近的1/3锥形发射区内有障碍装置（因为障碍装置越近，虚假反射信号越强）。若实在避免不了，建议用一个折射板将过强的虚假反射信号折射走。这样可以减小假回波的能量密度，使传感器较容易地将虚假信号滤出。

（3）要避开进料口，以免产生虚假反射。

（4）传感器不要安装在拱形罐的中心处（否则传感器收到的虚假回波会增强），也不能距离罐壁很近安装，最佳安装位置在容器半径的1/2处。

（5）要避免安装在有很强涡流的地方。如：由于搅拌或很强的化学反应等，建议采用导波管或旁通管测量。

（6）若传感器安装在接管上，天线必须从接管伸出来。喇叭口天线伸出接管至少10mm。棒式天线接管长度最大100或250mm。接管直径最小250mm。可以采取加大接管直径的方法，以减少由于接管产生的干扰回波。

（7）关于导波管天线：导波管内壁一定要光滑，下面开口的导波管必须达到需要的最低液位，这样才能在管道中进行测量。传感器的类型牌要对准导波管开孔的轴线。若被测介电常数小于4，需在导波管末端安装反射板，或将导波管末端弯成一个弯度，将容器底的反射回波折射走。

四、应用中存在的问题及解决方法

有些工况下所使用的雷达料位计，因为传感器安装位置不当及条件所致，出现了一些问题，下面将对一些使用中的问题提出解决方案,供大家参考。

1．探头结疤和频繁故障的解决方法第一个办法是将探头安装位置提高，但是有时候安装条件限制，不能提高的情况下，就应采用将料位测量值与该槽的泵联锁的办法，解决这一难题：将最高料位设定值减小0.5m左右，当料位达到该最高值时，即可停进料泵或开启出料泵。

2．KERD-800/900系列雷达料位计雷达料位计被淹相应的改进办法

解决这种问题的办法是将雷达料位计改为导波管式测量。仍在原开孔处安装导波管式雷达料位计，导波管高于排汽管0.2m左右， 这样一来，即使出现料浆从排汽管溢出的恶劣工况，也不会使料位计天线被料浆淹没，而且避免了搅拌器涡流的干扰及大量蒸汽从探头处冒出，减少了对探头的损害，同时由于导波管聚焦效果好，接收的雷达波信号更强，取得了很好的测量效果。使用导波管测量方式，可以改善表计测量条件，提高仪表测量性能,具有很高的推广应用价值。

3．关于泡沫对测量的影响：

干泡沫和湿泡沫能将雷达波反射回来，对测量无影响；中性泡沫则会吸收和扩散雷达波，因而严重影响回波的反射甚至没有回波。当介质表面为稠而厚的泡沫时，测量误差较大或无法测量，在这种工况下，雷达料位计不具有优势，这是其应用的局限性。

4．对于天线结疤的处理：

介电常数很小的挂料在干燥状态下对测量无影响，而介电常数很高的挂料则对测量有影响。可用压缩空气吹扫（或清水冲洗），且冷却的压缩空气可降低法兰和电器元件的温度。还可用酸性清洗液清洗碱性结疤，但在清洗期间不能进行料位测量。 KERD-800/900系列雷达料位计导波雷达料位计的技术优势：雷达料位计对液体、颗粒及浆料连续物位测量。测量不受介质变化、温度变化、惰性气体及蒸汽、粉尘、泡沫等的影响。雷达料位计的精度为5mm，量程60米，耐250度高温、40公斤高压，雷达料位计适用于爆炸危险区域。

调频连续波雷达料位计的技术优势：用于液体或固体的非接触液位变送器 不受电导常数，温度，压力和密度变化影响， 雷达料位计的精度可达±1mm 测量范围可达100m ，罐底跟踪（TBF）方式用于测量低电导常数，介质法兰温度可达250ºC 介质温度-60ºC—600ºC 压力可达64bar HART，通讯方式PA，FF，RS485 ATEX爆炸测试认证。 前已成为市场上的主流产品目，主要分为KERD-800/900系列雷达料位计脉冲雷达物位计和导波雷达物位计。低频脉冲雷达物位计尽管具有价格相对低廉的优点，但在主要应用领域中，属于逐渐被淘汰的产品。与低频脉冲雷达物位计相比，高频脉冲雷达物位计在应用过程中有以下优点：

1．KERD-800/900系列雷达料位计高频雷达物位计（主要指26GHz和24GHz）具有能量高，波束角小，天线尺寸小，精度高等优点。

2.26GHz雷达波长11mm，6GHz雷达波长50mm，雷达物位计在测量散装料位时，雷达波反射主要来自料面的漫反射，漫反射的强度与物料大小成正比，与波长成反比，而大部份散装料直径远远小于50mm，这就是目前26GHz雷达是测量散装料物位最佳选择的原因。

3．在一些直径小而高度并不是很高的小型罐的应用中，6GHz雷达天线长（300-400mm）无形中增大了盲区（大约600mm），另外由于6GHz雷达方向性差（开角大）在小罐中会产生多径反射；而26GHz雷达频率高，天线短，方向性好，克服了6GHz雷达的缺点，适用于小罐测量。

4．由于现场环境恶劣，随着时间推移，雷达天线会堆积污物、水汽等，26GHz雷达天线小，附加天线罩可大大改善因污物、水汽造成的影响；6GHz雷达天线大，加天线罩很困难。且仪表较沉重，清理困难。

5．由于26GHz雷达方向性好，很多恶劣工况，可通过简单隔离，将KERD-800/900系列雷达料位计雷达物位计装在容器外进行测量

雷达物位计按应用可分为两类：

（1）用于库存管理或贸易结算的高精度液位计量 主要用于石油成品油及化学用品液体的精度测量，测量精度主要在1MM以内，基本上采用调频连续波原理。价格昂贵，应用量也有限，故只有少数公司生产，有适用于不同场合的喇叭、抛物面及阵列天线。

（2）用于过程物位监测 由于工业过程种类繁多，仪表必须适应各种介质，以及不同的温度、压力范围。精度约为0.1%FS或者5mm。这几年，过程级微波物位计发展很快，主要是加速普及。在性能提高的同时，价格也相对适中，适用于更多工况。

固态物料料位，特别是气体输送料状料位（烟灰、成品水泥）一直是物位测量中的难题，但是雷达物位计可以稳定、可靠的测量。

雷达物位计可以按用途功能分为：

1.可用在结算贸易或库存管理中的高精准液位、物位测量，主要应用在石油等成品油和化工液体用品的精密度检测中，由于需要高精度测量，所以精度需要控制在1毫米内，建议使用连续波段调频雷达物位计。其因其质量价格偏高，应用工况较少，故应用量不大仅有些许公司生产，适合使用喇叭口天线、阵列及抛物面天线.

2.用在工业过程料位检测，因其工业种类较为复杂，不同工业介质需要选择对应的仪表型号，及其不同压力范围、温度差值。精度控制在正负5毫米左右。最近几年微波式雷达物位计在飞速发展中，产品更加普及。在提高性能的同时，价格也更加利于客户接受，能解决大多数料位工况。

3.固体料位测量，尤其是灰尘、粉尘较大、较强腐蚀性等恶劣工况，一直是物位行业领域中的难题，特殊型号的雷达物位计可以解决这些问题。

精诚瑞博高频雷达物位计

雷达液位计若天线出现严重结疤，可以通过三种方式应对：

第一，通过压缩空气进行吹扫，如果采用冷却的压缩空气，不仅可以达到吹扫的目的，还能降低相应元件的温度，达到降温的目的。这种方法一般用于雷达料位计。（在使用压缩空气进行天线吹扫时，注意吹干净不含水汽的空气，如不确保压缩空气有水珠，空气管上可以加装油水分离器。想实现定时吹扫，可以在空气管源头加装定时开关以及开关阀，根据现场实际情况进行定时吹扫，压缩空气压力不宜过大，一般建议在0.7Mpa一下即可）。

第二，利用清水冲洗天线。

第三，如果天线上的结疤物质是碱性物质，则可利用酸性物质清洗，但是前提是这个阶段不能同时进行液位测量。

KERD-900HA/HB/HC系列导波雷达料位计的技术参数如下：

精度 液体：量程小于15m时，±0.1mm；量程大于15m时，测量值±0.2%

固体：20mm±0.05%

温度飘移 0.01%/℃

重复性 1mm

介质温度 -50～250℃

法兰温度 -30～200℃/-30～150℃防爆型

环境温度 -30～60℃/-30～55℃防爆型

耐压 40bar

表头显示 LCD可选

标准输出 4～20mA/HART

故障诊断输出 22mA

供电 18～35VDC/ 小于28VDC防爆型

外壳材料 铸铝还氧涂层

防护等级 NEMA(IP68)

防爆 ATEX II 1G 或II 1/2 D T 100℃ EEX ia II C T6...T3或EEX ia II B T6...T3

重量 2Kg(无探头)

雷达物位计始于20世纪60年代中期，它是一种采用微波测量技术的液位测量仪表。初期，主要用于海船油槽液位测量。由于克服了以前使用机械式接触型液位仪表的诸多缺点，比如清洗的困难和维修的不便等，随后，被用于岸上储罐液位的测量以及炼油装置中液位的测量。随着石油化工行业的不断发展，雷达物位计的应用范围日益广泛，特别是高精度的特点得到了国际计量机构的认证，满足贸易交接的物料计量要求。

雷达物位计测量原理：

雷达物位计采用发射--反射--接收的工作模式，利用超高频电磁波经天线向被测容器的液面发射信号，当电磁波到达液面后反射回来，被同一天线接收并检测出发射波及回波的时差，从而计算出液面高度。

雷达物位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：

D=CT/2

式中 D——雷达物位计到液面的距离

C——光速

T——电磁波运行时间

雷达物位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。

雷达物位计用途：

雷达物位计主要用于测量大型固体料仓的物位测量。

NIVELCO（尼威）导波雷达料位计是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达料位计，雷达料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，雷达料位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路经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。

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