河南MKRD708雷达物位计

　　节能设计与环保特性

　　现代雷达物位计功耗普遍低于1W，太阳能供电型号可实现完全离网运行。无接触测量方式杜绝了介质污染风险，符合FDA食品接触标准。产品生命周期评估（LCA）显示，全电子结构使回收利用率达95%，铅、汞等有害物质含量低于RoHS限值1/10。EMC设计满足工业环境CLASS A标准，射频辐射功率比手机低100倍。某化工厂应用案例表明，用雷达替代浮筒式液位计后，年减少机械磨损产生的微塑料污染约5kg，节能相当于2000kWh电力。

　　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（

　　物位是液位、料位和界位的总称，对物位进行测量、显示和控制的仪表称为物位计。在物位检测中，有时需要对物位连续测量，有时仅需要测量物位是否达到上限、下限或某个特定的位置，这种定点测量物位的仪表称为物位开关。物位开关常用来监视、报警或输出控制信号。

　　液位

　　容器中液体介质的高低，测量液位的仪表叫液位计。

　　料位

　　容器中固体或颗粒状物质的堆积高度，测量料位的仪表叫料位计。

　　界位

　　两种密度不同液体介质或液体与固体的分界面的高低，测量界位的仪表叫界面计。

　　物位计分类

　　由于被测对象种类繁多，检测的条件和环境也有很大的差别，因而物位检测的方法有很多，也就有了不同工作原理的物位计，归纳起来物位计分裂如下:

　　1、直读式物位计

　　直读式物位计采用在设备容器侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示物位的高度。这种方法简单也常见，方法、准确，但只能就地指示，主要用于液位检测和压力较低的场合。

　　2、静压式物位计

　　静压式物位计基于流体静力学原理，容器内的液面高度与液柱质量形成的静压力成比例关系，当被测介质密度不变时，通过测量参考点的压力可测量液位。基于这种方法的常见液位检测仪表有投入式液位计、吹气式液位和单法兰液位变送器和双法兰液位变送器等。

　　3、浮力式物位计

　　浮力式物位计基于阿基米德定理，漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液位发生变化时其浮力发生相应的变化。这类液位检测仪表常见的有浮球液位计、浮筒液位计和磁翻板液位计等。

　　4、机械接触式物位计

　　机械接触式物位计通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实现物位的测量。主要有重锤料位计、音叉式和旋翼式等。

　　5、电气式物位计

　　电气式物位计将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位发生变化时，其电气参数如电阻、电容、磁场等会发生相应的改变，通过检测这些参数就可以测量物位。这种方法既可以测量液位也可以测量料位。主要有电阻式液位计、电容式液位计和磁致收缩式等物位检测仪表。

　　6、声学式物位计

　　声学式物位计利用超声波在介质中的传播速度以及在不同相界面之间的发射特性来检测物位的大小。可以测量液位和料位。比较常见的有雷达物位计、射频导纳物位开关、导波雷达物位计和超声波液位计。

　　7、射线式物位计

　　放射线同位素所发出的射线(如γ射线)穿过被测介质时因被介质吸收其强度衰减，通过检测放射线强度的变化达到测量物位的目的。核子料位计可以实现物位的非接触式测量。

　　8、光纤式物位计

　　光纤式物位计基于物位对光波的折射和反射原理进行物位测量。比较常见的是光纤液位计。

　　以上这些类型物位仪表中昌晖仪表生产以下几种

　　投入式液位变送器          双法兰液位计           单法兰液位计           雷达物位计

　　超声波液位计              导波雷达物位计          油位变送器            吹气式液位计

　　雷达物位计也叫液位计、料位计，应用范围广泛，在工业生产中占据的位置，那么都有哪些场合需要应用雷达物位计呢？

　　1.雷达物位计可以对电厂中的煤堆、原煤和燃料仓、蓄水池、废气净化罐等进行测量，掌握生产过程中的物料情况。

　　2. 油田中的原油罐、成品油罐、沉降罐、污水罐及泥浆罐等，可以使用雷达物位计进行监测，。

　　3. 化工行业中的原油蒸馏塔、原料仓、中间料仓、固体料仓、反应罐等设备均可使用雷达物位计进行测量，耐高温高压、防腐蚀。

　　4.在冶金行业中存储的矿石料仓、原料仓、辅料仓、氧化铝粉仓等，雷达物位计也可以进行测量。

　　5.水泥中多粉尘的石料仓、生料仓、水泥仓、煤粉仓、炉渣存储仓等，依然可以使用雷达物位计，且测量时不会受到粉尘环境的影响。

　　6.水处理中无论是蓄水池还是污水场，都可以使用雷达物位计。

　　其他行业中还包括造纸行场、采石场、食品、制、、造船行业等。应用范围广泛且使用方便，可依。