湖南FMR60-AACCCAGAA4GGJ雷达物位计
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%。
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。
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。
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湖南FMR60-AACCCAGAA4GGJ雷达物位计
雷达物位计是物位仪表一种常用产品类型,具有测量、性能稳定、性高、维护简便、适用范围广等优点。可安装于各种金属、非金属容器或管道内,对液体、浆料及颗粒料的物位进行测量,适用于粉尘、温度、压力变化大、有惰性气体及蒸汽存在的场合。那么,雷达物位计的种类和应用具体有哪些呢?
一、产品分类
按工作方式划分,雷达物位计可分为接触式雷达物位计和非接触式雷达物位计,具体如下:
1.非接触式(射空雷达) 雷达物位计
非接触式雷达物位计常用喇叭或杆式天线来发射与接收微波,仪表安装在料仓顶部,不与被测介质接触,微波在料仓上部空间传播与返回。
非接触式雷达物位计,按照微波的波形又可分为脉冲雷达物位计和调频连续波雷达物位计。
2.接触式雷达物位计
接触式雷达物位计一般采用金属波导体(杆或钢缆)来传导微波,仪表从仓顶安装,导波直达仓底,发射的微波沿波导体外部向下传播,在到达物料面时被反射,沿波导体返回发射器被接收。
这种可以通过导波线或导波杆直接接触所测物料来测量的接触式雷达物位计,主要是导波雷达物位计,根据其采用的金属波导体不同,又可进一步细分为:缆式(单/双)、杆式(单/双)和同轴导波雷达物位计。
相比接触式雷达物位计,非接触式雷达物位计具有安装简单、维护量少、使用方式灵活、不受仓内粉尘、温度等因素的影响等优点,是近年来发展快的一种测量仪器。
二、技术原理
1.脉冲雷达物位计
脉冲雷达物位计将发射微波脉冲,以光速(在空气中)传播,碰到被测介质表面(介电常数大于传播介质的介电常数),部分微波被反射回来(反射量取决于料面平整度/介电常数大小),被同一天线接收,介质的反射量(率)越大,信号就越强,越好测量;反射量(率)越小,信号就越弱,越容易受干扰。准确的识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔△t,从而进一步计算出天线到被测介质表面的距离D。
脉冲雷达原理图
2.调频连续波雷达物位计
FMCW雷达用24GHZ作为测量基频(载频),2GHZ为调节频宽, 整个扫描时间为7ms,完成一次线性扫描,信号发射后,经过一定的时间延迟后,接受到回波信号。在线性扫频中产生的时间差,将正比例液位距离,由于有许多反射波,将的回波时间进行傅立叶(FFT)变换,将时间信号转换成有一定能量的频谱,视频谱比较高和比较陡的信号为有用信号。
调频连续波雷达物位计原理图
3.导波雷达物位计
导波雷达发出高频微波脉冲沿着探测组件(钢索或者钢管)传播,当遇到被测介质时,由于介电常数突变,引起发射,一部分脉冲能量被发射回来。发射脉冲与反射回来的脉冲的时间间隔与被测介质的距离成正比。
三、应用区别
雷达物位计的应用范围很广泛,涵盖了电力、钢铁、冶金、水泥、石油化工、造纸、食品等领域,但是应用不同原理的雷达物位计,其解决的应用工况也各有不同。
脉冲雷达物位计一般可以用于大部分应用场合,主要针对圆柱形、35米以内罐体介质的液位测量;但对于球形罐或者带有搅拌功能的液体储罐,就需要使用导波雷达物位计进行测量;而针对大量程、粉尘较大的容器或储罐,就使用能量大、抗干扰能力强的调频连续波雷达物位计。