广西706-512A-010/7CS-1100-A2N-20-330导波雷达液位计

　　与其它物位技术的对比优势

　　相比超声波物位计，雷达技术不受温度梯度、真空环境影响，测量距离可达120米；较之射频导纳，其无机械运动部件，维护量减少90%；相对于激光物位计，雷达能穿透蒸汽和泡沫，且不受颜色反射率影响。在粉体测量中，80GHz雷达的精度比电容式高10倍，且无需定期标定。核子物位计虽有强穿透性，但存在辐射隐患，雷达方案更环保。某粮仓改造项目显示，替换机械重锤后，雷达物位计的故障率从年均15次降至0次，能耗降低95%。

　　随着中国工业自动化的加速推进，液位计（Level Meter）作为过程控制中的核心仪表，其分类主要包括振动式液位计与雷达液位计（又称雷达物位计）。长期以来，高端雷达液位计市场被国外品牌占据，而国产振动式液位计在中低端应用中稳步增长。近年来，得益于技术积累、产业支持与国产化需求拉动，国产厂商在振动式与雷达液位计两大领域均取得显著突破。本文将从测量原理、技术性能、品牌格、市场规模及进出口数据等多维度，对比国产与液位计的异同，并展望国产仪表的未来发展前景。

　　一、测量原理与技术性能对比振动式液位计原理概述:采用带振动叉（或振动杆）的传感器，当液位覆盖或离开振动元件时，振动频率发生变化，通过检测频率变化来实现点位判断。仪表:如德国 VEGA VibrioFork、美国 Foxboro Vibrasonic 系列，响应迅速、抗粘附能力强，适用于油品、化工、污水等复杂介质。国产仪表川仪股份（MTS）:振动叉式液位开关，响应时间 <1 s，耐高温高压，IP67 防护；凡仪:振动杆液位开关，多种材质可选，适应强腐蚀和高粘度介质；计为（JIWEI）:音叉液位开关系列，通过精密调谐结构和抗干扰技术，获得SIL2/3认，通过气体粉尘双防爆认，不受泡沫、紊流及附着物影响。雷达液位计原理概述:通过发射电磁波（脉冲式或 FMCW），根据反射时差或频差测量连续液位。仪表:Endress+Hauser、VEGA 等厂商的脉冲式/FMCW 雷达，精度可达 ±1 mm，抗蒸汽、泡沫及复杂介质能力强；IP68 防护，耐 –196 ℃～+450 ℃。国产仪表川仪 MPS 系列:80 GHz–130 GHz FMCW，精度 ±3 mm，抗粉尘性能佳；古大:脉冲式雷达仪表 ，成本优势明显；计为（JIWEI）:提供脉冲式与 FMCW 雷达液位计，防护等级 IP66–IP67，内置 DSP 数字回波分析算法，可通过蓝牙小程序远程调试，支持本地及云端参数化。

　　环境适应性与防护等级振动式:国产/通用 IP67，可耐 –40 ℃～+150 ℃，适用于高粘度及轻微结晶介质；场合可选防堵塞涂层。雷达式:国产主流 IP65–IP67（可加装防护罩扩展）；高端 IP68+，耐 –196 ℃～+450 ℃。通讯与数字化功能振动式:多数型号提供开关量输出或 4–20 mA 模拟信号，并兼容 HART；国产正逐步增加 Modbus-RTU 支持。雷达式:国产高端系列可兼容 EtherNet/IP、OPC-UA；品牌全线支持各类工业以太网协议。维护便捷性与生命周期成本振动式:国产结构简单、耐用易维护，校验周期长；品牌依托网络可实现“零停机”更换，但成本较高。雷达式:国产维护成本低、响应快；以“零停机”校准著称，费用及备件成本相对较高。二、品牌代表与产品矩阵

　　三、市场规模与进出口数据

　　（一）市场规模

　　（二）进出口贸易

　　2023年

　　金额:169.8 亿美元，同比增长约 5.4%出口金额:42.7 亿美元2024年（1–12月）数量:4.52 万吨金额:228.78 亿美元出口数量:59.76 万吨出口金额:330.29 亿美元

　　四、结论与展望技术实力双轮驱动国产振动式与雷达液位计在响应速度、抗粘附与抗干扰性能方面均有显著提升，能满足从常规罐区到复杂化工现场的多样化需求。数字化与全生命周期服务本土化软件生态与服务体系成熟，提供从选型、安装调试到远程诊断与维护的解决方案，响应时间由数周缩短至数日甚至数小时。市场空间持续扩大2024 年雷达液位计市场规模将达 8.63 亿元，电子测量仪器行业规模接近 443.2 亿元，国产化进程不断加速，市场占有率持续攀升。外贸格优化2024 年出口额 330.29 亿美元，较上年大幅增长，贸易逆差有望进一步收窄；国产液位计“走出去”步伐稳健。展望未来:

　　在高频雷达、太赫兹技术及工业互联网深度融合背景下，振动式与雷达液位计并驾齐驱，国产仪表正迎来品质与规模的双重跃升。我们对国产液位计的发展充满信心——不仅将在国内市场夺得更大份额，也将在高端应用领域举足轻重的。

　　雷达水位计是一种毫米波技术,称为调频连续波(FMCW)的物位测量仪表。工作频率76-81GHz,输出信号两线制(4-20)mA,量程可以测量到120米,盲区却小至8厘米。天线波束角度小约3°,其的性能确保其对液体、固体和粉尘物料实现***的测量。

　　产品特点

　　1. 基于互补金属氧化物半导体(CMOS)器件,高度集成,更高信噪比,更小盲区。

　　2. 5GHz工作带宽,使产品拥有更高的测量分辨率与测量精度。

　　3. 窄3天线波束角,安装环境中的干扰对仪表的影响更小,安装、调试、使用简单；功耗低，能量集中，具有抗干扰能力，大大提高了测量精度

　　4. 波长更短,对于小颗粒介质与倾斜的介质表面的物位测量效果好测量灵敏、刷新速度快、天线尺寸小、安装简便、牢固耐用，免维护

　　5. 在固体表面具有的反射特性,因而不需要的使用万向法兰来进行瞄准。

　　6. 支持远程调试与远程升级,减少等待时间,提高工作效率。

　　7. 精度高，抗干扰能力强，不受温度、湿度及风力的影响；

　　8. 采用高达26GHz的发射频率，高频率与信噪比，是低介电常数介质的选择

　　9. 测量盲区小，对于小罐测量也会取得效果

　　10. 非接触式测量，无磨损，可测量液体，固体介质的物位，几乎不受温度、压力、水蒸汽、泡沫、粉尘等复杂工况的影响

　　11. 采用两线制回路供电的技术，供电电压和输出信号通过一根两芯电缆传输，节省成本

　　12. 采用微处理器和回波处理技术，可适用于各种复杂工况，发射功率低，可安装于各种金属、非金属容器内，对人体环境均无伤害

　　13. 带有按键的显示屏可方便设置仪表的参数

　　选型及应用

　　适用于液体的测量，天线波束角度小，适合罐体直径小，安装位置有限，高度较大的细高仓场合。也适用于湖泊、河道、水库、明渠、潮汐水位等水位监测。

　　参数

　　应 用:液体测量

　　测量范围:0～120m

　　天线类型:透镜式/PTFE

　　过程连接:螺纹G1.5/法兰

　　波 束 角:8°

　　响应时间:小至0.6S(跟参数设置有关)

　　介质温度:(-40～120)℃

　　过程压力:(-0.1～2)MPa

　　精 度:

　　一、智能高频雷达物位计原理

　　JDD90系列智能高频雷达物位计装有天线装置，是依据时域反射原理（TDR）为基础的雷达物位计。不论智能高频雷达物位计还是导波雷达物位计，都靠天线发射窄的微波脉冲，这个脉冲以光速在空间传播，遇到被测介质表面，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到被测介质表面的距离成正比。由于电磁波的传播速度高，发射脉冲与接受脉冲的时间间隔很小（纳秒量级）很难确认。JDD90系列智能高频雷达物位计采用一种的相关解决技术，可以准确识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔，从而进一步计算出天线到被测介质表面的距离。

　　二、智能高频雷达物位计特点

　　- 波束角小，发射频率大，能量集中，具有更强抗干扰能力，大大提高了测量精度和性；

　　- 天线尺寸小，便于安装和加装防尘罩等天线防护装置；

　　- 测量盲区更小，对于小罐测量也会取得良好的效果；

　　- 波长更短，对小颗粒物质的料位测量更适合。

　　广西706-512A-010/7CS-1100-A2N-20-330导波雷达液位计

　　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。