湖北BRD128雷达物位计

　　26G雷达物位计

　　1、产品概述

　　简介

　　BTRD60X系列传感器是26G高频雷达式物位测量仪表，测量距离可达  ７０米。天线被进一步优化处理，新型的的微处理器可以进行更高速率的信号分析处理，使得仪表可以用于:反应釜或固体料仓复杂的测量条件。

　　原理

　　雷达物位天线发射较窄的微波脉冲，经天线向下传输，微波接触到被测介质表面后被反射回来，再次被天线系统接收并将其传输给电子线路部分自动转换成物位信号。（因为微波传播速度快，电磁波到达目标并经反射返回接收器这一来回所用的时间几乎是瞬间的）。

　　注:使用雷达物位计时，务必***料位不能进入测量盲区（图中D所示区域）。

　　特点

　　雷达物位计采用了高达26GHz的发射频率，因而具有:

　　1、非接触雷达，无磨损，***。

　　2、天线尺寸小，便于安装。

　　3、波长更短，对在倾斜的固体表面有的反射。

　　4、测量盲区更小，对于小罐测量也会取得良好的效果。

　　5、波束角小，能量集中，增强了回波能力的同时，又有利于避开干扰物。

　　6、几乎不受腐蚀、泡沫影响。

　　7、几乎不受大气中水蒸气、温度和压力变化影响。

　　8、严重粉尘环境不会影响电磁波工作。

　　9、高信噪比，即使在波动的情况下也能获得更优的性能。

　　10、高频率，是测量固体和低介电常数介质的选择。

　　2、BTRD605技术参数

　　应用:固体颗粒、粉尘

　　测量范围:30米

　　过程链接:螺纹、法兰

　　介质温度:-40～250℃

　　过程压力:-0.1～4.0MPa

　　精度:±10mm

　　频率范围:26GHz

　　防爆等级:ExibⅡC T6 Gb

　　防护等级:IP67

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

　　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

　　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（智能诊断与维护技术进展

　　新一代雷达物位计集成AI诊断系统，能自动识别天线结垢（通过回波曲线分析）、电子元件老化（基于温度漂移监测）等故障。预测性维护功能可提前30天预警潜在失效，维护周期从6个月延长至3年。蓝牙近场通信技术允许不拆装校验，HART协议支持远程参数调整。某炼油厂应用案例显示，智能诊断使故障停机时间减少75%，标定工作量下降60%。特殊设计的自清洁天线（如旋转刮片式）可将粉尘影响降低90%，显著提升重污染环境下的可靠性。

　　调频连续波80G 雷达物位计采用调频连续波（FMCW ）技术。天线发射高频的调频雷达信号，雷达信号的频率线性增加。发射的雷达信号经被测量介质反射后由同一天线接收。在同一时刻，发射信号频率与接收信号频率的频率差与被测距离成正比。采集到的频率差信号，经傅里叶变换（FFT ）得到反射回波的频谱，并以此计算得出待测目标的距离。

　　80G 雷达相对于26G 或6G 雷达具有频率更高，波长更短，波束角更小，能量更加集中的特点；加上FMCW 技术的应用，使其具有以下特点:1. 量程大，盲区小；2. 波束角小，天线尺寸小，便于安装。受罐体接管尺寸、障碍物影响小；3. 测量精度高，抗干扰能力强，性高。

　　天线发射微波时，都有一定的发射角。从天线下缘到被测介质表面之间，发射的微波波束所辐射的区域内，不得有障碍物，安装时应尽可能避开罐内设施，如:人梯、限位开关、加热设备、支架等。必要时，须进行“虚假回波学”。另外须注意微波波束不得与加料料流相交。    安装仪表时还要注意:高料位不得进入测量盲区；仪表距罐壁保持一定的距离；仪表的安装尽可能使天线的发射方向与被测介质表面垂直。    安装在防爆区域内的仪表遵守国家防爆危险区的安装规定。本质型防爆仪表的外壳材料采用塑料PBT/ 铝ADC12；本安+ 隔爆型防爆仪表的外壳材料采用铝ADC12。防爆型仪表可安装在有防爆要求的场合，仪表接大地。

　　应    用:    液体适合强腐蚀性液体蒸汽 、泡沫技术:测  量 范  围:   0~30m测  量 精  度:   ±2mm 过  程 温  度:   (-40~130)℃，(-40~200)℃过  程 压  力:   -0.1~2.5MPa频         率:   80 GHz信  号 输  出:   (4~20)mA/HART；RS485/MODBUS协议电         源:   24VDC/220VAC现场显示/按键:   可选外         壳:   塑料PBT、铝ADC12、316L天  线 类  型:   DS/DQ/ES/EQ..天  线 材  料:   316L+PTFE/316L+PFA..安  装 形  式:   法兰 .防  护 等  级:   P67/IP66........※  注   1. 外壳选B，防护等级为IP66; 外壳选A/D，防护等级为IP67.         2. 天线尺寸分别为DN50 和DN80，测量精度均为±2mm；