MGS2100LSB2OAAX1000XHEFB-XBGFAAA/GD导波雷达物位计厂家
工业环境中的抗干扰设计
工业现场存在蒸汽、粉尘等干扰因素,雷达传感器通过频率调制(FMCW)和数字滤波技术增强信噪比。某水泥厂应用案例表明,80GHz传感器在粉尘浓度100g/m³时仍保持可靠检测,而26GHz型号已出现信号衰减。双雷达互补系统可消除搅拌器叶片造成的虚假回波,检测准确率提升至99.5%。最新自适应算法能自动识别并屏蔽固定障碍物(如扶梯)的干扰反射,安装灵活性提高30%。EMC设计满足工业4级标准,可抵抗1kV/1MHz高频干扰。
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导波雷达液位计是一种用于测量液体或固体物料液位的仪器,广泛应用于石油、化工、食品、等多个行业。随着科技的不断进步,导波雷达液位计的技术也在不断更新和完善,能够满足不同用户的需求。在这篇文章中,我们将详细介绍导波雷达液位计的工作原理、应用领域及其定制化的重要性。
导波雷达液位计的工作原理基于电磁波的传播特性。该设备通过发射微波信号,信号在遇到液体或固体物料表面时,会发生反射,反射回来的信号被接收器接收。通过计算发射信号和接收信号之间的时间差,导波雷达液位计能够地测量出液位的高度。这一过程的核心在于波的传播速度和时间的计算,因此其测量精度受到多种因素的影响,如介质的介电常数、温度、压力等。
导波雷达液位计的测量范围广泛,能够适应不同介质的液位检测。它不仅可以用于水、油等液体的测量,也能在固体物料的测量中发挥作用。与传统的液位计相比,导波雷达液位计具有较强的抗干扰能力和性,能够有效应对蒸汽、泡沫、灰尘等对测量结果的干扰。
在实际应用中,导波雷达液位计的定制化显得尤为重要。由于不同的行业和应用场景对液位计的要求各不相同,定制化能够地满足用户的需求。例如,在化工行业中,液体的温度和压力变化较大,导波雷达液位计需要具备相应的耐高温和耐高压的能力。而在食品行业中,设备的材质和清洗方便性则是关键因素。
定制导波雷达液位计通常涉及以下几个方面:
1.测量范围的定制:根据具体的液位高度要求,定制合适的测量范围,以确保设备能够在实际工况下正常工作。
2.介质适应性的定制:不同的液体和固体物料具有不同的物理特性,定制时需要考虑介质的介电常数、黏度和温度等因素,以确保测量的准确性。
3.安装方式的定制:导波雷达液位计的安装方式可以根据现场条件进行调整,如立式、卧式等不同安装方式,以适应不同的储罐或容器。
4.输出信号的定制:根据用户的需求,导波雷达液位计可以提供不同类型的输出信号,如4-20mA模拟信号、RS485数字信号等,以便与用户的控制系统进行有效对接。
5.防护等级的定制:在一些环境下,如高温、高压、腐蚀等,导波雷达液位计的防护等级需要进行相应的定制,以设备的正常运行和使用寿命。
在进行导波雷达液位计的定制时,用户需要与生产厂商进行充分沟通,明确自身的需求和应用场景。通过详细的需求分析,厂商能够提供相应的技术方案和产品建议,确保交付的设备能够匹配用户的实际使用情况。
除了定制化外,导波雷达液位计的维护和保养也重要。虽然该设备的性较高,但定期的检查和维护能够有效延长其使用寿命。用户应定期对设备进行清洁,检查电缆连接是否牢固,确保信号传输正常。此外,定期进行校准也是测量精度的重要措施。
总结来说,导波雷达液位计作为一种的测量工具,凭借其高精度、抗干扰能力强等优点,广泛应用于各个行业。定制化的过程不仅能够满足用户的特定需求,还能提升设备的适应性和工作效率。在未来,随着科技的不断发展,导波雷达液位计的应用领域将进一步拓展,功能和性能也将不断提升,为各行各业提供更为和的液位测量解决方案。
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-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)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。
1、能耗低。信号能量小,为信号至液面往返传输提供一条快捷的通道,信号的衰减保持在小限度,因而可用以测量介电常数低的介质液位;另外由于导波雷达耗能小,供电回路不是单独的交流供电,从而大大节省了安装费用。
2、信号在传输中不受介质波动和储罐中的障碍物等的影响,因而仪表所接收到的返回信号能量相应较强,而且返回信号中的干扰性杂散信号小,基本对测量信号无影响。
3、介质介电常数的变化对测量性能影响不大,导波雷达和常规雷达一样,采用传输时间来测量介质液位,信号自介质表面或水面反射回传的时间一样。不同的只是信号幅度的差别,普通雷达需考虑介质的影响,比较难辨识真正的液位信号,而导波雷达仅需测量电磁波的传输时间即可,无需信号的处理和辨别。
4、介质密度的变化不影响测量,介质密度的变化影响浸没于介质中物体所受到的浮力,但不影响电磁波在波导体中的传播。
5、雾气和泡沫不影响测量,由于电磁波不通过空间传播,因而雾气不会引起信号的衰减,泡沫也不会对信号进行散射而损失能量。
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。
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雷达物位传感器的测量原理 雷达物位传感器基于时域反射(TDR)原理,通过发射26GHz或80GHz高频电磁波并计算回波时间差实现物位测量。电磁波在空气中传播速度接近光速(3×10⁸m/s),1ns的时间分辨率对应15cm的测量精度。某石化储罐实测显示,80GHz传感器对ε=1.8的柴油测量误差仅±2mm,比超声波传感器精度提高5倍。相位干涉技术可识别0.1°的相位变化,将分辨率提升至0.1mm级。传感器通常采用FFT算法处理回波信号,能在-40~200℃环境稳定工作。
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1、曲其森 2014年11月9日,导波雷达液位计基本介绍,塔北项目部开发作业部,汇 报 提 纲,一、设备概述,规格型号:TRD33-IBFPSMAVB-L3600 技术参数: 电源:24VDC 输出信号:4-20mA 环境温度:-40-70 工作压力:0-4MPa 通讯接口:HART通讯协议 生产厂家:中环天仪股份有限公司,罗斯蒙特导波雷达液位计是一种智能型液位计,由于其设计合理且适应性强而被广泛应用于炼油化工企业。这种液位计有多种规格形式,主要分为导波杆式、缆绳式两种,一、设备概述,杆式和缆式的区别,汇 报 提 纲,二、结构及工作原理,导波杆长1000mm(即表头法兰距导波杆末端的距离),正压取
2、压口距离导波杆末端100mm,正压取压口距离负压取压口600mm,负压取压口距离表头法兰300mm,1、基本结构,二、结构及工作原理,2、工作原理,导波雷达液位计是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达液位计,雷达液位计的电磁脉冲以光速沿钢缆或探棒传播,当遇到被测介质表面时,雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置,发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比,经计算得出液位高度,二、结构及工作原理,2、工作原理,即电磁波由雷达液位变送器天线发射,通过导波体向下传递,到达被测介质表面反射后,再被变送器天线接收。电磁波从发射到接收的时间与到达物位的距离成正比,其关系如下: D=CT/2 式中: D天线到液位的距离; C电磁波传播速度; T电磁波运行时间。 因空罐的距离E已知,则液位L为:L=E-D,汇 报 提 纲,三、设备使用的优缺点,汇 报 提 纲,四、运行维护重点注意事项,检查灌顶雷达液位计的油位满高设定值与PLC程序中液位设定值是否一致; 要检查雷达液位计自身显示是否有问题,通过计算,如果核对油罐即时液位值所输出的即时电流值不准确,就说明雷达液位计本身是存在问题的,就要对其进行其他内部参数设定进行深层次的检查; 检查信号传输线是否有问题,汇 报 提 纲,五、常见故障判断及处理措施,汇报结束, 敬请各位领导批评指导