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液位计导波雷达:原理、应用与优势
液位计导波雷达是一种的测量设备，它利用微波雷达技术来检测和测量液体的水平或垂直位置。这种设备的出现，为工业生产、环境保护等领域带来了大的便利。本文将详细介绍液位计导波雷达的工作原理、应用领域以及其优势。
一、液位计导波雷达的工作原理
液位计导波雷达的工作原理主要基于微波雷达技术。微波雷达是一种利用微波信号进行距离测量的设备，其工作原理是发射微波信号，通过接收反射回来的信号，计算出目标物体的距离。
在液位计导波雷达中，微波信号被发射到被测液体中，然后通过液体的表面反射回来。这些反射回来的信号被雷达接收器接收，并通过计算反射时间和微波的传播速度，可以地计算出液体的位置。
二、液位计导波雷达的应用领域
液位计导波雷达由于其高精度和性，被广泛应用于各种需要测量液体位置的场合。
1. 工业领域:在化工、石油、食品等行业中，液位计导波雷达被广泛用于储罐、管道等设备的液位测量，以确保生产过程的和效率。
2. 领域:在污水处理、海洋监测等领域，液位计导波雷达可以帮助我们准确地了解水体的深度和质量，从而地保护环境。
3. 农业领域:在农田灌溉、水库管理等方面，液位计导波雷达可以帮助我们准确地控制水位，从而提高水资源的利用效率。
三、液位计导波雷达的优势
1. 高精度:液位计导波雷达可以地测量液体的位置，其精度可以达到毫米级别，远高于传统的液位测量方法。
2. 非接触测量:液位计导波雷达可以在不接触液体的情况下进行测量，避免了传统测量方法可能带来的污染或损坏问题。
3. 抗干扰能力强:由于微波信号的性，液位计导波雷达对环境的干扰能力强，可以在各种复杂环境下稳定工作。
4. 维护简单:液位计导波雷达的结构相对简单，维护成本较低，可以大大降低使用和维护的难度。
总结，液位计导波雷达是一种、准确、的测量设备，它的出现大地推动了各个领域的发展。随着科技的进步，我们相信液位计导波雷达的应用将会更加广泛，为我们的生活带来更多的便利。
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(3×10八立方米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。我们把上部死区的较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(较低可测。
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。
YLPS60导波雷达液位计，该仪表充分利用了微波具有很好穿透性、对恶劣环境及被测物料适应性强等特点，采用世界上的大规模集成电路，将雷达原理、数字信号处理技术和傅里叶变换(FFT)技术。采用连续式乍动测量，能测量液体、固体(块状、粉状)料位，具有测距远、精度高等特点。
导波雷达液位计工作原理:
导波液位计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。从而计算出探测组件顶部被测介质表面的距离，被测容器总高度是已知数，进一步可得出介质的物位高度。
烨立导波雷达液位计主要参数:
（1）测量对象:小介电常数的液体
（2）测量范围: 0～6m（杆式）、0～30m（缆式）；
（3）过程连接:法兰DN50，DN80，DN100，DN150；
（4）介质温度:-40～250℃；
（5）过程压力: -0.1～2.0MPa；
（6）工作频率: 100MHz～1.8GHz；
（7）测量精度: ±10mm；
（8）分辨率: 1mm；
（9）采样: 回波采样54次/s；
（10）输出电流信号:4～20mA+ HART通讯协议；
（11）电源: 24VDC(±10%)纹波电压:1Vpp；
（12）耗电量: max22.5mA ；
（13）外壳防护等级:IP68；
（14）防爆等级:EXiaIICT6 ；
（15）两线制接线:仪表供电和信号输出共用一根两芯电缆；
（16）电缆入口:M20×1.5(电缆直径5～9mm)
技术创新与发展趋势
79-81GHz频段提升角分辨率至0.5°，MIMO技术实现三维成像（精度±1mm）。太赫兹雷达（300GHz）适用于纳米粉体测量。AI算法自动优化参数，调试时间缩短90%。数字孪生技术虚拟校准，寿命预测准确率>95%。5G IIoT版本支持毫秒级刷新与云协同控制。
典型应用:
适用于固体和液体介质，用于各种复杂工况液位测量。
概述:
dt-yw900型脉冲雷达物位计因其的非接触式测量特性，可对有污染性和腐蚀性的介质进行准确的测量,其稳定和准确的表现也同样体现在复杂的测量环境下。输出的4~20ma信号可以提供远端控制,采用了的微波技术和echo-tech回波处理技术以适应各种工况。脉冲雷达物位计的工作方式可测小介电常数介质，并适用于各种金属，非金属容器内,对人体及环境无伤害。 脉冲雷达物位计适用于 煤厂、电厂、石油化工、食品行业及一般工业应用。
本产品的加工定制是是，品牌是鼎拓，型号是DT-YW900，类型是其他液位变送器，测量范围是0~35米，测量精度是＜0.2%，输出信号是4~20（mA），测量介质是固体、液体
欣 生MT5000导波管雷达液位变送器 导波雷达物位计0.6~61米 0.075%4~20mA（mA） DC24V
MT5000导波管雷达液位变送器
概述
MT5000导波管雷达液位变送器采用的雷达技术，雷达信号沿着导波管传输，可消除虚假回波，减少信号损失，仪表具有不受大气情况和介质密度变化的影响，测量高，测量范围大，多种过程连接方式，安装使用方便等特点。仪表输出4~20mA标准电流信号，可选HART协议或Honeywell DE协议进行通讯。
主要技术参数
测量范围:0.6~30.5m；0.6~61m
度:&plun;5mm
分 辨 率:&plun;1.6mm
显示单位:在现场可选择毫米mm、厘米cm、米m或%等工程单位
工作电源:13.5-36VDC，两线制
介质介电常数:单杆:小1.3min.
双杆:小1.7min.
介质粘度:1500cp
材质:壳体:铸铝
传感器:316L 316L SS,
过程连接:单杆式、单缆式:DN25，PN4.0
双杆式、双缆式:DN50，PN4.0
旁通管型:DN25，PN4.0 法兰标准HG20592-77，凸面法兰，其它法兰标准 如、HGJ、GB、ANSI等可注明。
高温型:DN65，PN4.0
护管型:DN50，PN4.0
卫生型:卫生快装卡箍DN50
认 :FM，CSA，CENELEC
隔爆型:ExdII6
本安型:ExiaIIBT6
护等级:IP67
探杆的测量盲区
型号规格
外形和安装尺寸
RDAR820K雷达液位计厂家
1、概述
MT2000导波管雷达液位变送器采用雷达技术，雷达信号沿着导波管传输，可消除虚假回波，减少信号损失，仪表具有不受大气情况和介质密度变化的影响，测量精度高，测量范围大，多种过程连接方式，安装使用方便等特点。仪表输出4~20mA标准电流信号，可选HART协议或HoneywellDE协议进行通讯。
2、主要技术参数
测量范围:0.6~30.5m，0.6~61m
度:±5mm
分辨率:±1.6mm
显示单位:在现场可选择毫米、厘米、米或%等工程单位。
工作电源:13.5~36VDC，两线制
材质:壳体:铸铝
传感器:316L
过程连接:单杆式、单缆式:DN25，PN4.0
双杆式、双缆式:DN50，PN4.0
旁通管型:DN25，PN4.0 法兰标准HG20592-77，凸面法兰，其它法兰标准如JB、HGJ、GB、ANSI等可注明。
高温型:DN65，PN4.0
护管型:DN50，PN4.0
卫生型:三夹子1.5“
认:FM，CSA，CENELEC
隔爆型ExdIICT6
本安型ExiaIICT6Ga
外壳防护:IP67
3、外形结构图
BFRD701
BFRD702
BFRD703
BFRD700系列导波雷达物位计
应用:液体和固体料位连续，测量量程30米。
BFRD701-缆式探头:主要用于固体料位及液体料位的测量，量程30米。
BFRD702-杆式探头:主要用于液体料位，量程6米。
BFRD703-同轴探头:主要用于测量介电常数较低的液体，量程6米。
概述
BF系列导波雷达液位变送器运用了TDR（时域反射原理）技术，TDR 发生器产生一个沿导波杆或缆绳传送的电磁脉冲波，当遇到比先前传导介质（空气或蒸发汽）介电常数大的介质表面时，脉冲波会被反射。用超高速计时电路来计算脉冲波的传导时间，从而达到稳定的液位测量。
BF系列导波雷达物位变送器是取代浮筒变送器和射频导纳（电容）液位变送器的更新换代产品。它与浮筒变送器相比不受介质比重的影响，与射频导纳（电容）液位变送器相比不受介电
常数变化的影响。不需要现场校调，只需输入物位数据进行组态即可，是现有的一种物位测量仪表都无可比拟的优点。
BF系列导波雷达液位变送器是针对复杂的物位工况而设计生产的，信号通过导波杆传播，而不是通过空气传送，导波杆上的空气和凝结水不会影响性能，可测量介电常数低至1.4 的介质（如丁烷）。并且不受压力、温度、密度的限制。
特性及优势
测量不受下列因素影响:
液体的密度，固体物料的疏松程度和温度
加料时的粉尘和液体表面的泡沫对测量无影响
同轴杆式探头的测量不受罐体及安装短管的内部结构的影响
探杆和缆式探头可以更换
安装指南
下述的安装指南适用于缆式和杆式探头测量固体颗粒料和液体物体管式探头只适用于液体物体。
安装位置:
尽量远离出料口和进料口。
对金属罐和塑料罐，在整个量程范围内不碰壁。如果是金属罐，物位仪表不要安装在罐的。
建议安装在料仓直径的1/4处。
缆式探头或杆式探头里罐壁距离不小于50厘米。
探头底部距罐底大约30mm。
探头距罐内障碍物距离不小于300mm。
.
特点:
可以测量介电常数大于等于1.4的介质。
一般用于测量粘度≤500cst而且不容易产生粘附的介质。
量程可以达到6米。
对蒸汽和泡沫有很强的抑制能力，测量不受影响。
对于介电常数比较小的液体物料可以采用双探杆式测量方式，以保障良好的准确测量。
接线方式
缆式探头的固定
如果缆式探头距离罐壁小于50厘米或有可能碰到罐壁上时，缆式探头的末端需要固定在罐底。
为了避免缆式探头在下料时过度受力，用户需将缆绳底部固定在罐底，固定时，应该尽量让缆绳保持一定的松紧度。选择缆式探头时应比实际距离稍长一些。
仪表尺寸
技术参数
参数: 工作频率:100MHZ-1.8GHZ
测量范围:缆式:0 - 30m；杆式、同轴式:0 - 6m
重复性:±3mm
分辨率:1mm
采样:回波采样54 次/s
响应速度:>0.2S（根据具体使用情况而定）
输出电流信号:4 - 20mA
精度:
通讯接口: HART 通讯协议
过程连接: G1-1/2 (BFRD701、BF-802)
法兰DN50，DN80，DN100，DN150(BF-803)
过程压力: 2Mpa
电源: 电源:24VDC(±10%),纹波电压:1Vpp
耗电量:max 22.5mA
环境条件: 温度-40OC～+100OC
外壳防护等级: IP68
两线制接线: 仪表供电和信号输出共用一根两芯导线
电缆入口:2个M20*1.5(电缆直径5----9mm)