河南HFRD33-ICCEAG2LMV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。

　　好的，我们来详细解释一下雷达物位计的工作原理，并尝试用文字描述其原理图解。

　　雷达物位计的核心工作原理是利用电磁波（通常为微波） 发射到被测物料表面并接收其回波，通过测量电磁波往返传播所需的时间来计算物料表面到天线（参考点）的距离，进而确定料位高度。

　　基本公式简单:

　　:光在空气中的速度 (约 3 * 10⁸ m/s)

　　:电磁波从天线发出到接收反射回波之间的时间差

　　:天线到物料表面的直线距离

　　:天线到罐底或零点（参考基准）的已知距离

　　:物料的实际高度 (料位)

　　信号发射: 变送器中的高频电子电路产生特定频率（如 6GHz, 26GHz, 80GHz K波段）的微波脉冲信号或连续波调频信号。

　　信号传播: 此微波信号通过天线（如喇叭天线、杆式天线、抛物面天线或导波缆/杆）向被测介质（液体、浆料、固体颗粒）的表面辐射发射出去。

　　信号反射: 当电磁波遇到介电常数（ε）明显不同于空气（或罐内气体）的物料表面时，根据物理学的反射定律，一部分能量会被反射回来。

　　介电常数越高（如导电液体、水溶液等），反射越强，信号越好。

　　介电常数越低（如干燥粉粒、泡沫、水蒸气），反射越弱，信号越差（需要更高频率或技术）。

　　信号接收: 同一个（或特定接收）天线接收到被物料表面反射回来的微弱回波信号。

　　信号处理: 这是关键的一步，电子处理单元将接收到的回波信号与发射信号进行比较和分析:

　　识别有效回波: 从接收到的信号（可能包括罐壁反射、内部结构反射、噪声等）中准确识别出物料表面的有效回波信号。

　　测量时间差 (Δt): 测量微波信号从发射到接收到有效回波所经过的时间 。

　　距离计算: 利用光速  和测得的 ，根据公式  计算出天线到物料表面的距离 。

　　物位计算: 结合预先设定或已知的罐体参考基准距离（从安装法兰/天线基准点到罐底或零点的距离 ），计算出物料的实际高度 。

　　输出信号: 将计算出的物位高度  转换成标准的工业控制信号（如 4-20 mA）或数字通信信号（如 HART, Profibus PA, Foundation Fieldbus），传输给显示仪表、控制系统或上位机。

　　想象一个侧面剖开的立式罐:

　　顶部: 罐顶安装着雷达物位计变送器头，它包含了发射器、接收器和信号处理器。

　　天线: 变送器下方连接着一个喇叭形天线（常见，用于非接触式），垂直向下延伸进入罐体空间。或者是从变送器延伸下来的一根导波缆或导波杆（用于导波雷达）。

　　罐体: 罐壁标有高度刻度。

　　罐底: 罐底标为参考点（零点）。

　　信号传输（非接触式）:

　　从喇叭天线口向下发射出圆锥状的微波束（实线箭头）。

　　箭头尖端抵达物料表面（液体或固体）。

　　在物料表面处，一个向后的箭头代表回波反射，沿原路径返回喇叭天线。

　　在喇叭天线口和物料表面之间，清晰地标注出距离 。

　　在喇叭天线法兰（安装基准点）到罐底之间，清晰地标注出参考高度 。

　　物料表面到罐底的距离即为物位高度 。

　　信号传输（导波雷达）:

　　如果使用导波雷达，则用实线表示导波缆/杆从变送器垂直伸入罐内，直达罐底附近。

　　微波信号沿着导波缆/杆表面向下传播（实线箭头沿杆）。

　　箭头在物料表面处标示。

　　在物料表面处，一个向后的箭头沿导波缆/杆向上，代表回波反射。

　　同样标出 , , 。区别是电磁波被约束在导波元件附近传播。

　　雷达物位计主要有两种实现ToF测量的技术:

　　脉冲式雷达:

　　发射固定频率的短脉冲微波信号。

　　直接测量发射脉冲与接收脉冲峰值之间的时间差 。

　　原理相对简单，成本较低。

　　需要强的回波以便检测峰值，在低介电常数或表面不稳定（波动/泡沫）时可能受限。

　　调频连续波雷达:

　　发射频率间线性变化（通常向上扫频）的连续微波信号。

　　在接收端，将当前发射的频率与被物料表面反射回来的频率（此信号在时间上有延迟，所以对应的是之前发射的较低频率）进行混频（差频）。

　　得到一个频率较低的差频信号（中频信号IF）。

　　这个中频信号的频率  与物料距离  成正比 ()。

　　测量中频频率 ，可以更地计算出距离 。

　　接收的是连续波能量，信噪比更高，抗干扰能力强，测量精度通常更高（尤其在近距离或复杂工况下），适用于低介电常数介质和存在泡沫的场合。但技术更复杂，成本通常更高。

　　非接触测量: 大多数（非导波）雷达不接触介质，适用于腐蚀性、粘稠、高压、高温等复杂工况。不受介质密度、压力、温度（本身）、气体组分（普通气体）影响。

　　抗干扰能力强: 电磁波穿透力强，能穿透泡沫、蒸汽和粉尘（粉尘过多时高频雷达效果）。

　　测量范围广: 从几米到上百米（导波雷达通常短距离更）。

　　高精度: 尤其FMCW雷达，精度可达±1mm。

　　安装相对简单: 只需预留安装法兰口。

　　维护量低: 无可动部件。

　　介质介电常数: 过低（、电源发生器没有输出。2>、换能器脱胶，断路，短路，缘电阻低等都可能造成换能器不工作。

　　超声波探头的主要作用是什么

　　1、超声波探头是一个电声换能器，并能将返回来的声波转换成电脉冲；2、控制超声波的传播方向和能量集中的程度，当改变探头入射角或改变超声波的扩散角时，可使声波的主要能量按不同的角度射入介质内部或改变声波的指向性，提高分辨率；3、实现波型转换；4、控制工作频率；适用于不同的工作条件。

　　超声波换能器输入电压一定要达到标称值吗？

　　不需要，在标称值范围内，电压越高，信号越强。

　　超声波测距仪能在太空实验室使用吗？

　　有一定密度气体的地方可以，真空中不行。

　　雷达料位计在电厂中的应用∵火力发电厂原料仓（煤灰）高粉尘和液位计水汽的凝结现象。一直是物/液位测量的重大难题，本文主要详细阐述了RBRDZB-71-6-C雷达料位计针对这一复杂工况提出了解决方案。一．说明我国是个产煤大国，以煤炭为原料的行业比较多。如煤化工，煤制油，煤发电，其中煤发电的主要燃料就是煤，在电厂发电过程中是由煤燃烧水冷壁带动汽轮机发电，水变成高温水。煤燃烧变成灰。∴发电厂中的煤水灰监测测量显得尤为重要。标志着发电的稳定性，火力电厂的稳定运行。为了提高电厂的发电效率，以及稳定的自动化运行水平，在生产过程中，煤/灰在输送过程中产生的高粉尘，水经过加热流转过程中产生的凝结现象。给测量带来了更高的要求。雷达料液位计RBRDZB-71-6-C可以根据现场的介质，软件自带增益功能，根据现场介质的介电常数系统自动调节。可以穿透高粉尘，以及在水蒸气凝结雷达天线的情况下，依然稳定运行。二．在选择电厂物液位传感器时，需要考虑以下几个因素使用接触式传感器、非接触传感器？接触型重锤料位、导波雷达。非接触型超声波、激光，雷达。都需要一些场景限制。如选择不当，要么维护量大。要么达不到测量效果。例如电厂中的料位测量煤、灰在输送过程中料面形状为不规则性，在进料卸料过程中料面形状为凹凸状并带有大量粉尘。重锤物位计测量。（属于间歇式测量）不间断的利用重锤上下接触测量，精度低，经常出现埋锤断缆现象，维护量大。使用超声波或激光传感器的方法测量不稳定且测量不准。因为声音传播的速度在很大程度上取决于它传播的介质，导致声波测量穿过空气中的灰尘。而激光则需要可见性环境测量。电厂中煤、灰、水蒸汽，泡沫等恶劣工况是一直存在的，导致一些传感器测量失败。普通雷达料液位计胜任，煤、灰。水汽凝固、高粉尘粘结现象造成雷达天线堵塞，经常清理雷达天线粉尘否则不能工作。因为普通雷达发送频率低，波束较大，回...

　　01

　　-微波物位开关-

　　真正的智能型物位开关

　　微波料位开关通过高频电场确定传感器末端的电容值和介质的介电常数值。

　　02

　　-射频导纳液位计-

　　高分辨率（0.1pF）

　　本产品在传统射频导纳仪表的基础上改进而成，测量响应速度快，抗扰性好，分辨率高（0.1pF），显示数值稳定，操作方便。

　　03

　　-涡轮流量计-

　　插入式涡轮流量传感器由一个转换器和一个基于插入测量技术的五片开放型转轮组成，转轮每个叶片上均装有水磁铁，每次水磁铁经过转换器即产生-一个脉冲信号。液体流经管路及传感器时，可使转轮旋转产生一个方波输出信号，其频率与流速呈正比。

　　应用于:纯水及净水工程、水处理及再生、工业废水处理及回收、纺织精整、配水管网、过滤系统、加工业和制造业、化学工业生产、流体输配系统、冷却水监视。