湖南PS6X-222-3FY雷达液位计

　　高精度测量中的信号处理技术

　　现代雷达物位计采用FMCW（调频连续波）技术，频率线性度达±0.01%，分辨率比脉冲式提高10倍。先进的回波处理算法能有效抑制虚假回波，如:动态阈值跟踪技术自动过滤固定干扰；多回波分析系统可识别并排除搅拌器反射。80GHz雷达的采样速率达100Hz，完全满足快速料位变化场景。某煤炭码头应用案例表明，结合卡尔曼滤波算法后，装船过程中的测量波动从±50mm降至±5mm。部分高端型号已实现0.05%FS的线性度，满足贸易交接级计量要求。

　　雷达物位计是一种微波物位计，它是微波(雷达)定位技术的一种运用。它是通过一个可以发射能量波(一般为脉冲信号)的装置发射能量波，能量波在波导管中传输，能量波遇到障碍物反射，反射的能量波由波导管传输至接收装置，再由接收装置接收反射信号。雷达物位计根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。由电子装置对微波信号进行处理，终转化成与物位相关的电信号。能量辐射水平低，雷达物位计该设备使用能量波的是脉冲能量波(频率一般比智能雷达物位计低)。一般脉冲能量波的脉冲能量为1mW左右(平均功率为1μW左右)，不会对其他设备以及人员造成辐射伤害。 一、雷达物位计特点 1、通用性强:雷达物位计可用于连续测量液体及固体粉料、粒料及液体的物位；并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合；可向系统提供HART、4…20Ma、PROFIBUS-PA、基金会现场总线等信号接口； 2、防挂料:的电路设计和传感器结构，使其测量可以不受传感器挂料影响，无需定期清洁，避免误测量。 3、免维护:雷达物位计测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，无须维护。 4、抗干扰:接触式测量，抗干扰能力强，可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。 5、准确:测量量多样化，使测量更加准确，测量不受环境变化影响，稳定性高，使用寿命长。 另外:探杆和探缆可更换；HART或PROFIBUS-PA通信协议及基金会现场总线协议，标定简便、通过数字液晶显示轻松实现现场标定操作，雷达物位计通过软件实现简单的组态设定和编程 二、雷达物位计输入 传感器接收反射的微波脉冲并将其传给电子线路，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 三、雷达物位计输出 雷达物位计通过输入空罐高度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。 四、雷达物位计注意事项 测量范围从波束触及罐低的那一点开始计算，但在情况下，若罐低为凹型或锥形，当物位低于此点时无法进行测量。 若介质为低介电常数当其处于低液位时，罐低可见，此时为测量精度，建议将零点定在低高度为C的位置。 理论上测量达到天线的位置是可能的，但是考虑到腐蚀及粘附的影响，测量范围的终值应距离天线的至少100mm。 对于过溢保护，雷达物位计可定义一段距离附加在盲区上。 小测量范围与天线有关。 雷达物位计随浓度不同，泡沫既可以吸收微波，又可以将其反射，但在一定的条件下是可以进行测量的。

　　物位测量的仪表在选型时，与压力或流量测量等仪表有很大不同。这是因为物位测量的现场情况千差万别，而生产商又很难设计出能满足工况应用的物位仪表。只有充分了解仪表特点及现场应用条件，才能正确选择所需要的产品，同时充分发挥仪表的测量性能。

　　雷达物位计的回波质量主要受以下因素影响:

　　1.传播介质的介电常数，该常数越稳定越有利于传播。雷达波是电磁波，电磁波在传播过程中不受传播介质稳定程度的影响，只与其介电常数有关。这是雷达技术与超声波技术的重大区别。

　　2.被测介质表面状况，表面越平整，其介电常数越大，则越有利于回波反射。

　　所以考虑现场情况时，应注意这两个方面:

　　1.天线到被测介质间空气介电常数的分布

　　2.被测介质的表面状态及其介电常数。

　　雷达物位计的优点是:不受空气波动影响，随距离衰减小，穿透力强。

　　雷达物位计的种类及应用:

　　雷达物位计目前已成为市场上的主流产品，主要分为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.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*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，将雷达物位计装在容器外进行测量。

　　湖南PS6X-222-3FY雷达液位计

　　复杂容器雷达物位计

　　雷达物位计天线发射窄的微波脉冲，这个脉冲以光速在空间传播，碰到被测介质表面，其部分能量被反射回来，被同一天线接收。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔与天线被测介质表面的距离成正比。由于电磁波的传播速度，发射脉冲与接受脉冲的时间间隔很小（纳秒量级）很难确认。CDRD50系列雷达物位计采用一种的相关解调技术，可以准确识别发射脉冲与接收脉冲的时间隔，从而进一步计算出天线到被测介质表面的距离。 产品特点: 由于采用了的微波处理器和EchoDiscovery回波处理技术，导波雷达物位计可以应用于各种复杂工况。 “虚假回波学”功能使得仪表在多个虚假回波的工况下，可正确地确认真实回波，获得准确的测量结果。 多种过程连接方式及天线型式，使得CDRD50系列雷达物位计适用于各种复杂工况及应用场合。如:高温、高压及小介电常数介质的测量等。 采用脉冲工作方式，雷达物位计发射功率低，可安装于各种金属、非金属容器内，对人体及环境均无伤害。应用: 存储容器或过程容器,复杂过程条件***大量程:70m测量精度:±20mm过程连接:法兰316L天线材料:不锈钢316L/PTFE过程温度:-40～200℃过程压力:-1.0～40bar频率范围:6GHz信号输出:两线制/四线制4～20mA /HART

　　应用:高温环境测量块料或颗粒

　　测量范围:30米

　　过程连接:法兰

　　介质温度:-40～500℃

　　过程压力:常压

　　精      度:±5mm

　　重 复 性:±2mm

　　频率范围:26GHz

　　防爆等级:Exd ⅡC T4 Gb

　　防护等级:IP67

　　信号输出:4~20mA/HART( 两线/四线 )/RS485/Modbus

　　安装

　　<  安装前的准备

　　请注意以下事项，以确保仪表能正确安装:

　　请预留的安装空间。

　　请避免强烈震动的安装场合。

　　为确保、便利及地安装本仪表，请遵循以下安装指导!

　　<  安装指导

　　<  典型的错误安装:

　　当罐中有障碍物影响测量时，要加装反射板才能正常测量。

　　注:①    正确     ②    错误

　　导波管中测量

　　发射的微波波束所辐射区域内有障碍物，如:人梯、限位开关，加热设备、支架等会造成干扰，导致测量错误。若受影响需要加导波管进行测量。

　　电气连接

　　<  供电电压

　　(4～20)mA／HHART(两线制) 供电电源和输出电流信号共用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。对于本安型须在供电电源与仪表之间加一个栅。

　　(4～20)mA／HART(四线制) 供电电源和电流信号分开，各自分别使用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。

　　RS485／Modbus 供电电源和Modbus信号线分开各自分别使用一根两芯屏蔽电缆线具体供电电压范围参见技术数据。

　　<  连接电缆的安装

　　电缆外径:5~9mm(M20×1.5)

　　3.5mm~8.7mm(½NPT)

　　接线一般采用两芯或四芯的电缆，由于电驱动装置、电源线或发射装置经常产生电磁干扰，因此传感器导线需要使用屏蔽的电缆。

　　(4～20)mA／HART(两线制) 供电电缆可使用普通两芯电缆。

　　(4～20)mA／HART(四线制) 供电电缆应使用带有用地线的电缆线。

　　RS485／Modbus 供电电缆应使用屏蔽电缆线。

　　电缆的屏蔽和接线 理想情况下，屏蔽线两端接地。但是需要注意的是:会有接地补偿电流通过传感器电缆屏蔽。两端接地的时候可以在接地一端(比如:开关柜内)连接一个带接地电位的电容。 (比如:1UＦ；1500V)。采用尽量低电阻的接地。（注:如果仪表用于防爆区域，由于电位输出，对不能采用两端接地）。

　　接线方式

　　<  指导

　　的电气连接工作在断电的条件下进行，请注意遵循仪表说明书上的指导!

　　请遵守当地电气安装规程的要求；

　　请遵守当地对人员健康和的规程要求。对仪表电气部件的操作都由经过培训的人员完成；

　　请检查仪表的铭牌以确保提供的产品规格符合您的要求。请确保所供电源电压与仪表铭牌上的要求一致。

　　<  防护等级

　　本仪表满足防护等级IP67的要求，请确保电缆密封头的防水性。如下图:

　　如何确保安装满足IP67的要求:

　　1.请确保密封头未受损

　　2.请确保电缆未受损

　　3.请确保所使用的电缆符合电气连接规范的要求

　　4.在进入电气接口前，将电缆向下弯曲，以确保水不会流入壳体，见①

　　5.请拧紧电缆密封头，见②

　　6.请将未使用的电气接口用盲堵堵紧，见③

　　仪表调试

　　<  调试方法

　　RBRD10 系列有三种调试方法:

　　1．显示／按键

　　2．上位机调试

　　3．HART手持编程器

　　<  显示/按键

　　通过显示屏幕上的4个按键对仪表进行调试。调试菜单的语言可选。调试后，一般就只用于显示，透过玻璃视窗可以清楚地读出测量值。

　　显示／按键

　　①液晶显示

　　②按键

　　< 上位机调试  通过HART与上位机相连

　　①  RS232接口或USB接口

　　②  RBRD1X

　　③  HART适配器

　　④  250欧姆电阻

　　<  HART手持编程器编程  RBRD1X可用于HART手持编程器编程

　　①  HART手持编程器

　　②  RBRD1X

　　③  250欧姆电阻

　　■RBRD19  物位计选型

　　安装

　　<  安装前的准备

　　请注意以下事项，以确保仪表能正确安装:

　　请预留的安装空间。

　　请避免强烈震动的安装场合。

　　为确保、便利及地安装本仪表，请遵循以下安装指导!

　　<  安装指导

　　<  典型的错误安装:

　　不能安装在入料口的上方。同时注意:室外安装时应采取遮阳、防雨措施，以延长仪表的使用寿命

　　注:①    正确     ②    错误

　　仪表不能安装在拱形罐顶中间，除了产生间接回波，还会受到多次回波的影响。

　　多次回波可能比真正回波的信号幅度还大，因为顶部可以集中多个回波。所以不能安装在中心位置。

　　注:①    正确     ②    错误

　　当罐中有障碍物影响测量时，要加装反射板才能正常测量。

　　注:①    正确     ②    错误

　　导波管中测量

　　发射的微波波束所辐射区域内有障碍物，如:人梯、限位开关，加热设备、支架等会造成干扰，导致测量错误。若受影响需要加导波管进行测量。

　　接管高度要求:天线伸入到罐里至少10mm的距离

　　电气连接

　　<  供电电压

　　(4～20)mA／HHART(两线制) 供电电源和输出电流信号共用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。对于本安型须在供电电源与仪表之间加一个栅。

　　(4～20)mA／HART(四线制) 供电电源和电流信号分开，各自分别使用一根两芯电缆线。具体供电电压范围参见技术数据。