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80G雷达液位计的工作原理与应用

2024-11-02

雷达液位计,目前已经是液位测量行业中不可缺少的检测仪表。因为雷达液位计具有比同类接触式与非接触液位计产品性能上更加有优势,所以被广泛应用到各个行业领域,产品自身优势和测量效果,逐渐获得越来越多用户的认可。
1、雷达液位计的工作原理:
雷达液位计的工作原理类似于雷达系统,即发射—反射—接收。具体来说,雷达传感器的天线以波束的形式发射高频电磁波信号(通常为微波脉冲),这些信号以光速在空间内传播。当雷达波信号遇到被测物料表面时,会发生反射,反射回来的回波信号再由天线接收。通过测量发射波和反射波之间的时间差,可以计算出天线与被测物料表面之间的距离,从而得出液位高度。
雷达液位计主要有两种测量方式:
脉冲式:天线周期性地发射雷达波脉冲,通过测量脉冲的往返时间来计算距离。
调频连续波式:天线发射围绕某固定频率连续变化的雷达波信号,反射回来的信号与发射信号混合,形成新的低频信号,通过分析该信号来确定距离。
雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液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:D=CT/2。式中D—雷达液位计到液面的距离;C—光速;T—电磁波运行时间。雷达液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。在实际运用中,雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计,功耗大,须采用四线制,电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计,功耗低,可用二线制的24VDC供电,容易实现本质安全,适用范围更广。

2、雷达液位计的特点:
雷达液位计采用一体化设计,无可动部件,不存在机械磨损,使用寿命长。测量时发出的电磁波能够穿过真空,不需要传输媒介,具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点,能用于挥发的介质如粗苯的液位测量。几乎能用于所有液体的液位测量。电磁波在液位表面反射时,信号会衰减,当信号衰减过小时,会导致雷达液位计无法测到足够的电磁波信号。导电介质能很好地反射电磁波,对雷达液位计,甚至微导电的物质也能够反射足够的电磁波。介电常数大于1.5的非导电介质(空气的介电常数为1.0)也能够保证足够的反射波,介电常数越大,反射信号越强。在实际应用中,几乎所有的介质都能反射足够的反射波。
工作频率为76-81GHz的调频连续波(FMCW),支持四线制和两线制应用。多个型号,产品最大量程可以达到120m,盲区可以做到8cm。由于它工作频率更高,波长更短,所以尤其适合固体应用,通过透镜发射接收电磁波的工作方式,在高粉尘,恶劣温度环境下(+200℃)具有独特的优势。仪表提供法兰或者螺纹的固定方式,使得安装便捷简易。

雷达液位计根据不同的分类标准,可以分为多种类型:
按工作频率:
6.8GHz雷达液位计(低频脉冲)
26GHz雷达液位计(高频脉冲)
80-120GHz雷达液位计(连续调频)
按传感器形式:
导波式雷达液位计
棒状雷达液位计
喇叭口雷达液位计
平板雷达液位计
水滴雷达液位计
抛物面雷达液位计

特点
雷达液位计具有多种优点,使其在各种工业环境中得到广泛应用:
通用性强:可测量液位及料位,适用于不同温度、压力和介质。
耐腐蚀、耐压高、耐温高:适用于恶劣工况。
准确度高:精度可达毫米级,不受真空、烟尘、蒸汽、惰性气体等环境影响。
稳定可靠:测量过程无可动部件,减少维护。
非接触式测量:可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。
安装方便:顶部安装、侧面安装、旁通管安装、导波管安装等多种方式可选。

使用注意事项
在使用雷达液位计时,需要注意以下几点:
测量范围:测量范围从波束触及罐底的那一点开始计算,如果罐底为凹型或锥形,则应从低点算起。
介质电常数:对于低介电常数的介质,当处于低液位时,建议将零点定在低液位点。
腐蚀及粘附:考虑到腐蚀及粘附的影响,测量范围的终值应距离天线的尖端至少100mm。
安全距离:为起到过溢保护作用,应设置一段安全距离附加在盲区上。
安装位置:避免安装在入料口上方和中心位置,以防多重虚假回波干扰。

应用领域
雷达液位计广泛应用于水泥、电力、冶金、石油、化工、煤炭、食品、采矿等行业,适用于液体、浆液、带蒸汽液体、高温以及低介电常数介质、带搅拌的储罐和过程容器以及固体料仓。
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