FMP54-BAACCDAED2AAJ+AK导波雷达液位计质量好的
安装规范与测量精度保障
传感器安装应避开进料口,最小盲区为0.3-0.5m(视型号而定)。喇叭天线与罐壁距离>200mm,倾斜度<3°以确保波束垂直。某溶剂储罐实测显示,5°安装倾斜会导致1%的满量程误差。导波雷达的探杆需保持垂直,每米弯曲度<1mm。最新电子水平仪集成设计可实时显示安装角度偏差,辅助调校精度达0.1°。定期校准建议采用靶板法,在空罐状态下验证参考距离误差应<0.05%FS。
雷达的发展是从上个世纪80年代开始的,上zui早做雷达的代表公司是:vega(脉冲雷达),saab(调频雷达)。Vega为低端雷达,技术角度讲,属于脉冲雷达。其发射原理比较简单,即:发送一个高频脉冲(6.3GHZ),微波遇到介质后被反射回来,微波传播速度为光速,与温度无关,计算出传播时间就计算出了距离;但是,由于其靠时间来计算数值的,就需要对事件到几十ps(1ps= 10^-12s,即:相当于将一秒分成10^1210的12次方份)。L=T传播时间 * C光速/2 (公式一)推出:△L= △t * C 光速 (公式二)其中------C=3*10^5Km = 3*10^8m=3*10^11mm△t = △L/ C (公式三)我们假设测量精度为5mm,那么:△t=5/(3*10^11)=16.666 ps目前记录时间zui高精度为50ps,芯片价格一般在200~500元一片。以时间50ps计算,其测量误差:△L= △t * C=15mm。也就是说,脉冲雷达如果仅仅靠时间来处理数据,zui高精度为15mm。Vega雷达早在上个世纪80年代就已经出产,而高精度时间记录芯片是2002年才面世,所以,早期脉冲雷达大都采用时间拓展的方法来进行时间的准确测量纪录,外加多次测量求平均的办法。不管如何采用拓展时间以及平均发求值,其zui终精度要达到5~10mm,都具有一定的不合实际。早在2005年前,Vega雷达在国内占据80~85%的市场,主要源于其在国内大量宣传,以及国内无相应的雷达产品,自2004年后,脉冲雷达国内相继出现了3~5家生产厂家,vega雷达市场正被国内雷达厂家追步替代。而,saab为1999年进入国内市场,比vega晚6,7年时间,其进入国内市场后,一直定位在产品领域,仅仅面向石油、化工行业。目前,国内石油、化工在02年以前所采用的雷达,基本99%为saab雷达。Saab雷达价格昂贵,普通雷达价格在3~4万,精度稍高点雷达(调频雷达)价格在8~10万元。调频雷达原理为,发送连续信号(例如:信号频段从6~7GZH,8~9GZH等),对接收到的连续信号进行FFT变化,对信号进行锁相跟踪,来计算两个信号的时间差。调频连续波雷达FMCW,能够获取很高的精度,其精度主要取决于温飘(晶振的温度补偿),以及芯片的FFT计算速度,采用温补晶振,一般能够达到精度±1mm。目前调频连续波(FMCW)雷达,国内在2001年已经具备了这种技术。由于调频连续波雷达需要进行多方面的测试、试验,如:EMC认试验、温度试验等。直到2003年底,国内调频连续波雷达才正式推出。调频连续波雷达的基本处理方式雷同。由于国内调频雷达是2000年后才开始研发的,所以,在选择芯片的速度,器件的选型,都比SAAB更加具备优势,通过简单的对温度补偿能够做到±1mm内,利用波导管进行测量,精度能够做到±0.3mm。如果采用速度更快的cpu以及搭建一些设备,做到精度±0.1mm是容易实现的。目前,雷达物位计,随着国内厂家技术实力的不断壮大,正逐步取代国外雷达市场。脉冲雷达方面,国内除个别生产厂家无技术人员进行辅助处理工况外,够与vega雷达相媲美。调频连续波(FMCW)雷达,除在现场安装、雷达壳体设计方面,我们仍需要借鉴国外厂家的经验外;在各数,工况处理种性能参方面,我们的雷达产品都比SAAB强;我们在借鉴国外雷达优点的基础,采用军用技术生产了具有自主产权的调频雷达,我们将以zui的服务面向客户。
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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。
1、特点:
< 采用的非接触式测量
< 采用其稳定的材料制造
< 测量物体、固体介质的物位
< 可以测量介电常数>1.8的介质
< 测量范围0…20m(可以扩展到35米)
< 采用两线制、回路供电的技术,供电电压和输出信号通过一根两芯电缆传输
< 4…20mA输出或数字型信号输出
< 分辨率1mm
< 不受噪音、蒸汽、粉尘、真空等工况影响
< 不受介质密度、粘稠度和温度的变化的影响
< 过程压力可达4MPa
< 过程温度可达250℃
基本参数
产品名称
智能高频雷达物位计
产品型号
YLPS系列
测量范围
6、10、15..70、80m
供电电源
DC24V(*标配)/ AC220V
输出信号
4-20mA(*标配)/ Hart通讯 / RS485 Modbus通讯
防爆等级
Exia IlC T6 Ga / Exd ia lIC T6 Gb
防护等级
IP67 / IP68
安装方式
螺纹 / 法兰
2、YLPS6系列智能雷达液位计仪表参数(*新款):
(1)YLPS6805型技术参数:
应 用: 各种腐蚀的液体
测量范围: 10米
过程连接: 螺纹、法兰
介质温度: -40~130℃
过程压力: -0.1~0.3MPa
精 度: ±5mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/ Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
(2)YLPS6806型技术参数:
应 用: 耐温、耐压、轻微腐蚀的液体
测量范围: 30米
过程连接: 螺纹、法兰
介质温度: -40~130℃ / -40~250℃
过程压力: -0.1~4.0MPa
精 度: ±3mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
(3)YLPS6807型技术参数:
应 用: 卫生型液体存储容器、强腐蚀性容器
测量范围: 20米
过程连接: 法兰
介质温度: -40~150℃
过程压力: -0.1~0.1MPa
精 度: ±3mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
(4)YLPS6808型技术参数:
应 用:固体料、强粉尘、易结晶、 结露场合
测量范围: 70米
过程连接: 万向法兰
介质温度: -40~130℃ / -40~250℃
过程压力: -0.1~0.1MPa
精 度: ±15mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
(5)YLPS6809型技术参数:
应 用: 固体颗粒、粉料
测量范围: 液体 30米/ 固块 20米/ 固粉 15米
过程连接: 螺纹、法兰
介质温度: -40~250℃
过程压力: -0.1~4.0MPa (平板法兰)、-0.1~0.1MPa(万向法兰)
精 度: ±10mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
(6)YLPS6810型技术参数:
应 用: 固体料、强粉尘、易结晶、 结露场合
测量范围 : 80米
过程连接: 万向法兰
介质温度: -40~130℃ / -40~250℃
过程压力: -0.1~0.1MPa
精 度: ±15mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
(7)YLPS6PB型技术参数:
应 用: 强腐蚀性液体,有搅拌工况可以用
测量范围 : 40米
过程连接: 法兰(小DN50)
介质温度: -40~130℃ / -40~250℃
过程压力: -0.1~1.6MPa
精 度: ±5mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
VEGA导波雷达液位计 VEGAFLEX 81,TDR传感器。绳型、棒型或同轴型传感器。在有蒸汽、有附着物、会发泡或有冷凝物的应用场合,该传感器也能提供准确的测量值 -哪怕是在立管或旁路管中也是如此。VEGAFLEX 81 是用于测量液体介质物位和界面的Ass。导航操作能简易,省时并地完成启用,可截短测量电标准简易,确保计划的*大灵活性。测量精度 2 mm,量程距离 75m,法兰连接:=> DN25,过程压力 -1 ... 40bar。不导电的介质只能部分反射微波能量。不被反射的能量穿越介质,在与第二种液体的相位边界得到反射。此效应被用于分离层测量。您可以很方便地在VEGAFLEX 上通过操作工具来选择此项功能。
当近距离观察时,一个在工厂车间里看似像完整系统的东西很少是一个整体:每一套生产设备的背后都隐藏着来自不同制造商的机械、电气、电子和软件组件。一台机器或整个系统的维修或维护效率在很大程度上取决于所需数据的可用速度。是否在资料堆中的文件夹内费力地找寻文件?作为该联盟(简称DDCC)的创始人之一,物位和压力测量仪表制造商 VEGA 与过程自动化领域的zhiming企业共同开发出新型“DIN SPEC91406”。如果该联盟的计划得以成功实施,那么,传统意义上的铭牌很快就会被废除。转换后,公司里的每个员工都拥有相同的*新数据,可以做出正确和合理的决策。
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VEGA液位计VEGACAL63 CL63.CXFGAXKMXX
VEGA分析仪VEGAMET341 MET341.X
VEGA雷达液位计VEGAPULS61 PS61.XXAGPHKMXX
VEGA压力变送器VEGABAR82B82.AXCLSAGEHHXVIMXX
威格导波雷达液位计VEGAFLEX81 FX81.AXLTGFHXKMAX
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威格雷达液位计VEGAPULSC21 PSC21.XGBHB
威格雷达物位计VEGAPULS6XPS6X.2SWPBCKAAAMAHW
VEGA导波雷达液位计VEGAFLEX81 FX81.AOATBFHXKMXX
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威格导波雷达液位计VEGAFLEX82 FX82.AXATFFHXKMXX
VEGA导波雷达物位计VEGAFLEX81FX81.AXEDDFHXKMAX
VEGA压力变送器VEGABAR82B82.AODUSAGGSZXVIMXX
VEGA导波雷达物位计VEGXHXKMXX
VEGA物位计VEGAPULS31 PS31.XGMHB
威格物位计VEGAPULS67 PS67.XXBXXHKMXX
威格导波雷达物位计VEGAFLEX86 FX86.AXHTO1HXANAX
VEGA超声波液位计VEGASONS62 SONS62.E
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VEGA液位计VEGASWING63PT
威格液位计VEGAWAVE62 WE62.XXTGDRKMX
VEGA物位计VEGAPULS62 PS62.DXENBFHDMAX
VEGA音叉振动开关VEGAVIB61 VB61.XXAGDRKMX
威格音叉振动开关VEGASWING51 SG51.XXSGATPVL
VEGA显示器VEGADIS81 DIS81.ACIANNAAX
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本公司是国内有名的自动化仪器仪表供应商。针对市场上现有的备件、自动化产品价格偏高、采购渠道不畅等问题,通过多年的努力,公司以雄厚的技术实力和良好信誉,与多家世界有名欧、美等工控产品厂商建立了长期稳定的技术和商务合作关系,为客户大大减低采购成本,提供原装。我们的优势供应产品:HEIDENHAIN海德汉、BECKHOFF倍福、E+Hliuliang计、罗斯蒙特ROSEMOUNTliuliang计、西克SICK传感器、倍加福P+F传感器、REXROTH力士乐、AB模块、艾默生EMERSONliuliang计、MTS位移传感器、VEGA液位计、KRACHT齿轮泵、图尔克TURCK传感器、皮尔磁PILZ继电器、易福门IFM传感器。
威格导波雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表,雷达波以光速运行,运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。对蒸汽和泡沫有很强的抑制能力,测量不受影响。威格导波雷达液位计常见故障案例分析与处理——测量数据无变化,拉直线:检查导波雷达液位计的参数设置,并查看回波曲线,发现无回波。将装置抽出,检查钢缆表面是否有异物附着,钢缆与底部重锤、钢缆与顶部连杆是否松动,导波筒内壁是否有杂物,四氟聚乙烯挡片是否脱落,发现钢缆与顶部连杆存在松动情况,导致导波头接收不到返回的信号,无法进行液位计算,是此次测量失败的主要原因。紧固并回装上电,曲线恢复正常。钢缆与顶部连杆安装松动,回波信号无法正常回传至导波头,影响液位测量。
VEGA导波雷达液位计。无论是在工业生产还是在日常生活中,对于液位测量如河流和湖泊水箱测量等,是在工业生产领域,水平测量具有ue的重要作用。在油田、化工等领域已广泛应用液位计来测量液位,可以掌握实际的液位值水平,从而生产的运行为经济核算提供依据。在当前水平测量中,测量精度是*重要的,无论是小型集装箱、大型油罐还是河湖水库。使测量误差很小的液位,也会造成很大的误差的容量值。tigao液位测量系统中液位测量的精度是重要的。导波雷达液位计的设计,包括同轴电缆的机械部分和同轴导波探头,用作液位传感器使用。同轴电缆用于连接导波电路和同轴波雷达液位计波导杆,通过调节同轴电缆的长度,可以安装在液位计上远离水箱,方便工作人员液位监测;同轴导杆安装在波浪顶部的液体槽中插入待测液体中,末端到槽底,用于测量液面高度。
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——Shenzhen Jiwei Automations Ltd.——
百 · 科
雷达物位计作为一种的非接触式物位测量仪表,其工作原理基于电磁波的传播和反射特性。
本文将详细介绍计为Rada-11雷达物位计的工作原理,包括发射雷达波束、波束与物体互作、检测反射波时间、计算物位高度、显示输出结果等方面,并探讨其在多种应用环境中的表现以及高测量准确度的特点。
Rada-11雷达物位计
一、发射雷达波束
计为Rada-11雷达物位计通过内置的发射器向目标物体发射高频雷达波束。
这些波束通常以脉冲或连续波的形式发射,具有特定的频率和波形。
发射的雷达波束在空间中传播,直到遇到目标物体。
二、波束与物体互作
当雷达波束遇到目标物体时,部分波束能量会被物体表面反射回来。
反射的波束能量取决于物体的材质、形状、大小以及表面特性等因素。
物体的不同特性会对反射波束产生不同的影响,这也是雷达物位计能够区分不同物体的关键。
当雷达波束遇到目标物体时,
部分波束能量会被物体表面反射回来
三、检测反射波时间
雷达物位计通过内置的接收器检测反射回来的波束。
接收器会记录从发射波束到接收反射波束的时间差。
这个时间差与雷达波束的传播速度(即光速)相乘,可以得到雷达波束与目标物体之间的距离。
四、计算物位高度
基于接收到的反射波时间,雷达物位计可以计算出目标物体的距离。
在物位测量中,这个距离即为物位高度。
通过一定的算法和数据处理,雷达物位计可以将这个距离转换为实际的物位高度值。
基于接收到的反射波时间,
雷达物位计可以计算出目标物体的距离
五、显示输出结果
雷达物位计通常配备有显示模块或通讯接口,用于将计算得到的物位高度值进行显示或输出。
用户可以通过显示模块直接查看当前的物位高度,也可以通过通讯接口将数输到上位机或控制系统进行进一步处理和分析。
六、多种应用环境
计为Rada-11雷达物位计凭借其的性能,适用于多种应用环境。
无论是室内还是室外,无论是液体还是固体物料,雷达物位计提供的物位测量解决方案。
同时,雷达物位计还具有一定的抗干扰能力,能够在复杂的电磁环境中正常工作。
Rada-11雷达物位计凭借其的性能,
适用于多种应用环境
七、测量准确度高
雷达物位计的测量准确度高,通常可以达到毫米级甚至更高的精度。
这得益于其采用的高频雷达波束和的信号处理技术。
高频雷达波束具有较短的波长和较好的穿透能力,能够更准确地测量物体的距离和高度。
同时,计为Rada-11雷达物位计还采用了一系列算法和校正方法,以消除环境因素和干扰对测量结果的影响,从而提高测量准确度。
计为Rada-11雷达物位计还采用
了一系列算法和校正方法,以消除
环境因素和干扰对测量结果
的影响,从而提高测量准确度
八、原理总结
综上所述,雷达物位计通过发射雷达波束、检测反射波时间、计算物位高度等步骤实现对目标物体的非接触式测量。
其工作原理简单明了,同时具有较高的测量准确度和广泛的应用范围。
在实际应用中,雷达物位计已成为许多行业进行物位测量的重要工具之一。