WEIF800-W雷达料位计工厂
液体测量的特殊应用方案
对于易结晶介质，传感器配备PTFE天线罩防止结垢，同时保持ε＞1.4的介电常数要求。强腐蚀性液体测量采用全密封316L不锈钢外壳，耐98%浓硫酸腐蚀。某化工厂测量发烟硫酸（ε=110）时，通过调整回波阈值使信号强度稳定在-70dBm以上。最新导波雷达技术利用探杆引导电磁波，可穿透泡沫层检测真实液位。小型储罐（＜3m）推荐使用5°窄波束天线，避免罐壁反射干扰。
导波雷达液位计在检测液位时采用的是时域反射（TDR）原理，信号的传输介质是同轴电缆和导波杆，可以认为导波雷达液位计进行液位检测是基于传输线的特性的。以下简要介绍 TDR 的原理。
同轴电缆和导波杆是比较常用的信号传输线，我们可以把它等效为理想的双导线传输线，由相同的很多小的部分组成，每个小的部分又由很多的电阻 R、电容C、电感 L 和电导 G 等元件一起组成，并且同轴电缆和同轴导波杆的特性阻抗在每处都是一样的。
同轴电缆等效传输线原理图如图 2-1 所示。
图 2-1 同轴电缆等效传输线原理图
由上图知道，如果同轴电缆与其他介质相接触，由于介电常数（这里用rε 来表示）是不同的，会使相接触部分的等效阻抗发生一定变化。当同轴电缆的某一端发射出脉冲信号时，脉冲信号会沿电缆进行传输。如果传输中没有与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗和电缆的特征阻抗相等，那么脉冲会被吸收因此没有回波信号产生；如果发生与其他介质的接触时，那么对应的负载阻抗就会发生变化，使之和特征阻抗不相等，就会产生回波信号。
这里定义一个反射系数为 ρ ，它是反射信号与发射信号的幅度的比值，我们用它来用来表示负载阻抗和特性阻抗的关系。
其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z
， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回其中:tZ 表示任意一点的阻抗，cZ 表示特性阻抗。因此，在各种情况时阻抗和反射系数的不同如下所示:
1．当同轴电缆传输正常时，那么t cZ =Z ， ρ =0 ，发射脉冲会被吸收，没有回
图 2-2 断路回波信号示意图
3．当同轴电缆传输短路（即为与其他介质接触时）时，那么tZ =0 ， ρ = −1，同样产生全反射，但是短路回波信号和发射信号具有相反的性，短路回波示意图如图 2-3 所示。
图 2-3 短路回波信号示意图
当脉冲信号在导波杆上传输时，如果碰上其他介质就会使该点的阻抗变化，从而反射系数也会发生变化，会产生回波信号。我们可以进一步计算发射脉冲和回波脉冲的时间差就能计算出发射电路到该介质接触点的距离。
导波雷达测量系统原理:
导波雷达液位计就是时域反射原理来进行测量的，测量过程我们分为信号传播和整个测量系统来作介绍。
导波雷达信号传播示意图如图2-4所示。
在机械机构上，仪表的表头内部的收发电路会通过同轴射频接插件和同轴电缆相连。同轴电缆的另一端将会在法兰的位置与同轴导波杆连接。导波杆则是直接插入到罐体的介质内，导波杆的末端与罐底底部则是有一段距离的。
根据左图可以看到，电路板输出的脉冲信号会通过同轴电缆，再在同轴导波杆上进行传播。由2.1节的介绍，在同轴电缆和导波杆的连接处会首先发生断路，进而一部分信号会产生一个顶部回波信号，但是仍有一部分信号还会继续沿导波杆传播。当信号与被测液体表面接触时，其阻抗特性会发生变化，其一部分也会被反射，会再产生一个真正的液位回波信号。也会有另外一部分信号仍然会继续向下传播，终会损耗在不断发射中。液位计可以判断出液位回波和顶部回波之间的时间差，根据这个时间差，我们用单片机进行计算就可以得到液位的高度。
根据右图所示，在罐体为空的时候，没有液位就不会发生液位回波信号，但是仍然会有顶部回波信号，而且在导波杆的底部会断路而产生一个的底部回波信号‘。
假如罐体内有两种不同的介质，由于密度不同这两种介质会分别存在于液体的上部和下部。如果这两种介质的介电常数大不相同，那么就可以通过回波的不同来判断两种介质的分界面，进而也可以得出这两种介质的不同高度。由于脉冲信号是通过导波杆传播，导波杆上的空气、气态的凝结不会影响性能，因此可以长时间测量低介电常数的产品。一般情况下被测液体的介电常数越大回波信号也就越强，也就更容易检测出液位，比如水比丁烷更容易测量。
假设电磁信号在介质中传输无损耗，则信号在其中的传播速度可以表示为:
其中:c为电磁波在真空中的传播速度(3x10八立方米m/s）。
Y为介质的相对介电常数，
从为同轴电缆的相对磁导率(大多数液体其近似等于l}o
我们可以得到:
若电磁波在同轴导波杆上的传播距离为L，那么回波信号的传播时间为:根据这个实际传播速度结合时间就可以计算出液位[[19]。因此，的深度:
L可以表示为液位因罐体高度为H，后得到的液位高度为:
h=H一L导波雷达测量系统示意图如图2-5所示。
图中为整个导波雷达测量系统，导波雷达液位计发送的是窄脉冲信号，对刚性杆大测量范围为6.1 m，柔性杆为大范围则为30m。在实际测量中，在量程的上部和下部都会存在一段死区，分别为上部死区和下部死区，其长度分别为Lz和L,，这两个死区的特性是非线性的，所以造成测量误差会偏大。我们把上部死区的低点定义为上参考点，用它来代表液位的满点(高可测点)和20mA输出电流。下部死区的高点则定义为下参考点，用它来代表液位的零点(低可测。
点)和4mA输出电流。在导波杆末端到罐底的距离为L。
由此，在实际应用时，液位的计算需要考虑到上部死区和下部死区的因素。在液位显示时需要加上杆末端距离罐底的距离L。和下部死区的高度L1 [21] o
一般液位测量时只需要测量一定范围内的高度，即有效量程为两个死区之间的高度，也叫线性区。
在罐体内实际显示的液位高度(即以下参考点作为零点)为:
hD = h一L。一L, 这里L+L、是液位的整体迁移量。
本章主要是对导波雷达液位计进行了理论分析，首先介绍了导波雷达液位计测量所需要的时域反射原理，接着详细讲述了导波雷达测量系统的原理，后则概括了本课题所设计的导波雷达液位计所要实现的功能和特点。
导波雷达发出的高频微波脉冲沿着探测组件(钢缆或钢棒)传播，遇到被测介质，由于介电常数突变，引起反射，一部分脉冲能量被反射回来。发射脉冲与反射脉冲的时间间隔与被测介质的距离成正比。
容器中存在两种不同介质，当上面一层的介质介电常数较小，而下面的介质介电常数较大时，高频微脉冲沿着探测组件传播遇到上层介质时，由于其介电常数较小，因而有少的能量被这一层介面反射，而大部分能量穿透上层介质继续向下传播，遇到两层的介面时，由于下层介质的介电常数较大，因而会有较大的能量被反射回来。因而导波雷达是可以测量两种不同介质的介面，其测量条件是上层介质不导电或其介电常数比下层介质介电常数小10以上。
导波雷达液位计特点
由于采用了的微处理器和的EchoDiscovery回波处理技术，导波雷达液位计可以应用于各种复杂工况。多种过程连接方式及探测组件配置，使得YR-RD30系列导波雷达物位计适于高温、高压及小介电常数介质等杂工况及应用场合。导波雷达液位计采用脉冲工作方式，导波雷达液位计发射功率低，可安装于各种金属、非金属容器内，对人体及环境无伤害。
型号:YR-RD31(量程0-30米)
特点:钢缆天线
应用:复杂过程条件下液体、固体测量
大量程:30m
测量精度:±3mm
过程连接:螺纹或法兰
探测组件:不锈钢316L /PTFE
钢缆直径:钢缆Φ4mm或钢缆Φ6mm
过程温度:-40～250℃
过程压力:-0.1～2MPa
信号输出:两线制4-20mA/HART
型号:YR-RD35(腐蚀性液体测量，量程0-6米)
特点:全四氟密封天线，耐强酸碱腐蚀
应用:量程较短的酸碱罐体液位测量
大量程:6m
测量精度:±3mm
过程连接:螺纹或法兰
探测组件:不锈钢316L/PTFE
钢缆直径:钢棒Φ10mm
过程温度:-40～120℃
过程压力:-0.1～2MPa
信号输出:两线制4-20mA/HART
型号:YR-RD36(小介电常数介质测量，量程6米)
特点:同轴式导波天线，获得更小的盲区、更强的回波信号
应用:小量程，多蒸汽，小介电常数介质的测量。适应过程条件复杂的环境
大量程:6m
测量精度:±10mm
过程连接:G1½A或G2A
探测组件:不锈钢316L
同轴直径:Φ25mm
过程温度:-40～250℃
过程压力:-0.1～2MPa
信号输出:两线制4-20mA/HART
型号:YR-RD32(量程0-6米)
特点:杆式导波雷达天线
应用:液体测量，高温高压工况，复杂过程条件
大量程:长6m
测量精度:±3mm
过程连接:螺纹或法兰
探测组件:不锈钢316L/陶瓷
钢缆/棒:钢缆Φ4mm或钢缆Φ6mm/棒Φ10mm
过程温度:-40～250℃
过程压力:-0.1～2MPa
信号输出:两线制4-20mA/HART
型号:YR-RD34(高温液体测量，量程0-6米)
特点:不锈钢316L/陶瓷材料天线，能耐受更高的温度和压力
应用:液体测量，高温高压复杂工况
大量程:6m
测量精度:±3mm
过程连接:螺纹或法兰
探测组件:不锈钢316L
杆直径:Φ10mm
过程温度:-40～400℃
过程压力:-0.1～2MPa
信号输出:两线制4-20mA/HART
型号:YR-RD33(小介电常数液体或固体测量)
特点:多缆式导波天线结构，获得更强的回波信号
应用:小介电常数液体及固体测量，复杂过程条件
大量程:30m
测量精度:±3mm
过程连接:法兰
探测组件:不锈钢316L/PTFE
钢缆直径:钢缆Φ6mm
过程温度:-40～250℃
过程压力:-0.1～2MPa
信号输出:两线制4-20mA/HART
导波雷达物位计技术参数
参数:导波雷达工作频率:100MHZ-1.8GHz
测量范围:缆式导波雷达测量范围0-30m；杆式、同轴管式导波雷达测量范围0-6m
重复性:±2mm
分辨率:1mm
采样:YR-RD30系列导波雷达回波采样55次/s
响应速度:>0.2S(根据具体使用情况而定)
输出信号:4-20mA
精度:±3mm
通讯接口:HART 通讯协议
过程连接:G1"A、G1½"A螺纹；法兰DN50，DN80，DN100 ，DN150，DN200，DN250
过程压力:-0.1-2MPa
电源:24VDC(±10%)；纹波电压:1Vpp
耗电量:大22.5mA
环境条件:温度-40℃～+70℃
外壳防护等级:导波雷达防护等级为IP67
防爆等级:EXib IIC T6
电缆入口:2个M20×1.5或1/2"NPT(电缆直径5-9mm)
测量距离:下表列出不同类别被测介质与测量距离的关系
分组
固体颗粒
液体
测量范围
1
1.4…16
冷凝气，如N2CO2
2
1.6…19
塑料带粒子
白灰石，特种水泥
糖
液化气，如丙烷
溶剂
氟利昂12/氟利昂
棕榈油
25m
3
1.9…25
普通水泥，石膏
矿物油，燃料
30m
4
2.5…4
谷物，种子
石头
砂粒
苯，苯乙烯，甲苯
呋喃
萘
30m
5
4…7
潮湿的石头、矿石
盐
氯苯，氯仿
纤维素喷雾
异氰盐酸，本胺
30m
6
>7
金属粉末
碳黑
煤炭
含水液体
酒精
液氨
30m
导波雷达物位计接线图
导波雷达物位计调试
昌晖仪表制造有限公司YR-RD30系列导波雷达可以通过以下方法调试:
1、通过调试软件YR-SOFT
通过YR-SOFT软件调试雷达传感器都可以通过软件进行调试。采用软件进行调试，需要一个仪表CONNECTCAT驱动器。
使用软件调试时需给雷达仪表提供24VDC，同时在连接HART适配器前端加一个250欧姆的电阻。如果一体式HART电阻（内部自带电阻250欧姆）的供电仪表，就不需要附加外部电阻，这时候HART适配器可以和4-20mA线并联。
2、通过HART手持编程器
3、通过显示调整模块YR-PM
编程器订货后出厂已安装在导波雷达上。编程器由4个按键和一个液晶显示屏组成，可以显示调整菜单和参数设置。
YR-RD30系列导波雷达按结构形式和应用场合的不同，分为YR-RD31、YR-RD32、YR-RD33、YR-RD34、YR-RD35和YR-RD36六个大类，用户选用导波雷达时应认真填写导波雷达物位计参数表》，昌晖仪表制造有限公司可以根据您提供的详细参数，为您选配佳测量效果的导波雷达产品。
1、缆式导波雷达选型
YR-RD31□□□□□□□□-□ 大量程30米，液体、固体粉料测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
传感器/缆式探头
A
B
C
液体型/4mm
固体型（10m内）/6mm
固体型（10m-30m）/6mm
过程连接/材料
G
GA
N
NA
C
D
E
F
H
K
Y
G1½"A螺纹/不锈钢
G1"A螺纹/不锈钢
1½"NPT螺纹/不锈钢
1"NPT螺纹/不锈钢
法兰DN50 PN16 C型
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
P
G
普通密封/-40...100℃
高温密封/-40...250℃带散热片
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
L
塑料/IP65
铝/IP67
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
2、杆式导波雷达选型
YR-RD32□□□□□□□□-□ 大量程6米，液体液位测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
杆式探头 直径
A B
6mm
10mm
过程连接/材料
G
GA
N
NA
C
D
E
F
H
K
Y
G1½"A螺纹/不锈钢
G1"A螺纹/不锈钢
1½"NPT螺纹/不锈钢
1"NPT螺纹/不锈钢
法兰DN50 PN16 C型
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
P
G
普通密封/-40...100℃
高温密封/-40...250℃带散热片
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
L
塑料/IP65
铝/IP67
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
3、双缆式导波雷达选型
YR-RD33□□□□□□□□-□
大量程30米，液体、固体粉末测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
过程连接/材料
D
E
F
H
K
Y
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
P
G
普通密封/-40...100℃
高温密封/-40...250℃带散热片
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
L
塑料/IP65
铝/IP67
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
4、杆式（高温型）导波雷达选型
YR-RD34□□□□□□□□-□ 大量程6米，液体、蒸汽测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
杆式探头
A B
6mm
10mm
过程连接/材料
G
N
C
D
E
F
H
K
Y
G1½"A螺纹/不锈钢
1½"NPT螺纹/不锈钢
法兰DN50 PN16 C型
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
G
高温密封/-40...400℃带散热片
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
L
塑料/IP65
铝/IP67
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
5、防腐型导波雷达选型
YR-RD35□□□□□□□□-□ 量程6-20米，腐蚀性液体测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
防腐探头
A
B
10mm
14mm
过程连接/材料
C
D
E
F
H
K
Y
法兰DN50 PN16 C型
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
P
普通密封/-40...120℃
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
塑料/IP65
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
6、同轴杆式导波雷达选型
YR-RD36□□□□□□□□-□ 大量程6米，介电常数低、表面波动液体测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
传感器/缆式探头
A B
25mm
50mm
过程连接/材料
GA
NA
C
D
E
F
H
K
Y
G1"A螺纹/不锈钢
1"NPT螺纹/不锈钢
法兰DN50 PN16 C型
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
P
G
普通密封/-40...100℃
高温密封/-40...250℃带散热片
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
L
塑料/IP65
铝/IP67
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
导波雷达物位计尺寸
1、外壳材质:铝合金
2、不同型号导波雷达尺寸
导波雷达物位计参数表
客户信息
单位:-------------
邮编:-------------
E-mail:-----------
日期:××年××月××日
□ 标准型（非防爆）；□ 本安型（Exib IIB T5）；□ 本安型（Exib IIC T6）；□ 本安型+船用（Exib IIC T6）；□ 本安型+隔爆型（Exd [ib] IIC T6）
罐/容器信息
储罐类型:
□ 储罐
□ 储罐结构:------------
□ 罐尺寸:--------------
□ 反应罐；
□ 罐体材质:------------
□ 罐高度:----------m
□ 分离罐
□ 压力:------------
□ 罐直径:-------------
□ 船用储罐
罐顶:□ 拱顶式；□ 平顶式；□ 敞口式
罐底:□ 锥底；□ 平底；□ 斜坡底
安装:□ 顶部安装 ；□ 侧面安装；□ 旁通管；□ 导波管安装
罐顶安装接管(重要信息)
接管高度:------------mm
接管直径:------------mm
测量介质
介质名称:-----------；□ 液体；□ 固体；□ 混合介质
介质温度:-----------℃
介电常数:-----------
挂料:□ 是；□ 否
搅拌:□ 是；□ 否
过程连接
螺纹:□ G1½"A；□ 1½"NPT；□ G2"A；□ G1"A；□ 1"NPT
法兰:□ 法兰 DN= ------；□ 法兰 ANSI=------------
电源:□ 24VDC；□ 220VAC
输出:□ 4-20mA；□ HART；□ PROFIBUS PA
显示:□ 带表头显示；□ 不带表头显示
西克导波雷达液位计供应,SICK导波雷达液位计好
传感器可将此信号作为连续测量值（模拟值）
发送同时也可从中导出可自由定位的开关点（开关量输出）。
LFP Inox 采用符合 标准的材料以及 EHEDG 认的设计，
确保*的，并且可以随意清洗，
甚可以用于卫生要求zui高的应用。
它具备模块化连接系统，能够简单、灵活地安装于各类应用。凭
借出众的耐高温和耐高压，
LFP 在CIP 和 SIP 的环境下使用时也不受限制。
通过 IO-Link 与上位机进行通信，真正实现智能化。
用于卫生应用的液位传感器
西克导波雷达液位计供应,SICK导波雷达液位计好
探针可手动缩短，长度可达 4000 mm，Ra ≤ 0.8 μm
过程温度可高达 180 °C，过程压力可高达 16 bar
无论是连续液位测量、点式限位报警还是它们的组合，
SICK 为过程控制、存储及过溢保护任务提供多样化的解决方案。
根据安装环境、介质属性和环境条件的不同，
SICK 为您提供不同的理想选择，
这些不同的传感器有个共同的目标，那就是。
SICK 将其专有技术发挥，为您提供zui为多样化的产品选择。
种通过检测电磁波传播的时间差进行液位测量的方法，
通过发出及反射脉冲间的时间差生成液位信号。
互换的卫生过程连接
三合:集成显示、模拟量输出和开关量输出相结合
雷达物位计有哪些常见类型?
调频连续波型雷达物位计
相对于脉冲回波时间差方式的测量原理，调频连续波型液位雷达采用FMCW(频率调制/连续波)体制，可以达到计量级的测量精度。
调频连续波型液位雷达工作原理
其工作原理安装在罐顶雷达液位计通过天线向液面发射经频率调制的电磁波信号，被测表面返回的信号被发射天线接收，并与天线发射的瞬时频率信号比较。由于信号的频率按照一定规律不断变化，因此比较信号频率与天线到液面的直线距离成比例。
综合测量信号与油罐形状参数，进行几何处理，就可以得到的液位高度和剩余量信息。
脉冲型雷达物位计原理
雷达物位计天线发射窄的微波脉冲(例如:6G频率雷达，即:发送一个△t时间(一般为1ns)的脉冲，叠加6GHZ的正弦波信号)，这个脉冲以光速在空间传播，碰到被测介质表面，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。
由于其发射脉冲与接收脉冲的时间间隔小，一般都采用时间拓展技术，并采用多次测量求平均的方法获得结果;这种测量技术决定了其精度为5~10mm。
脉冲雷达由于采用微波脉冲信号，是间断性发射脉冲方式，所以，脉冲雷达可以做到功率比较低，一般为0.5W内。可以很方便的实现本安设计。在设计中大都采用大电容充电方式，等电容充电到一定容量后，进行一次微波脉冲信号发射测量。这种设计方式决定了其在料位变化率比较快的情况下，会出现锁波现象。