BR660A1A3AB1D1雷达物位计厂家报价
导波型雷达物位变送器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。
多种过程连接方式及探测组件的形式,导波型雷达物位变送器适于各种复杂工况及应用场合。如:石油、化工、电力治金、等高温度高压力、强腐蚀的酸碱或粘稠的、混浊的含有杂质及小介电常数介质等。
工业生产过程要求液位测量仪表应满足多功能、智能化、、精度高、免维护等要求,磁致伸缩液位计、导波雷达物位计和差压变送器均适用于液位测量,昌晖仪表结合这三种仪表在火电厂的应用,对差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计性能原理与液位测量应用现状作一对比。
1、工作原理
①磁致伸缩式液位计工作原理
如图1所示,磁致伸缩式液位计根据磁致伸缩原理设计,其在一个非磁性传感管内装有一根磁致伸缩线,在顶端装一个压磁传感器,每秒发出10个电流脉冲信号,并开始计时,电流脉冲同磁性浮子在磁致伸缩线上产生一个扭应力波,沿磁致伸缩线向两端传送。测量压磁传感器收到这个扭应力波信号的起始脉冲和返回扭应力波间的时间间隔,来判断浮子位置,即得被测液位,转变为成比例的4-20mA信号输出。
图1 磁致伸缩式液位计工作原理
②导波雷达物位计测量原理
如图2所示,导波雷达液位计由发生器产生一个沿导波杆向下传送的电磁脉冲波,遇到介电常数大的液体表面时被反射,计算脉冲波的传导时间,而得到液位位置。
图2 导波雷达物位计测量原理
③差压变送器测量原理
差压变送器传感器是双侧压力作用测量元件,经压-电转换器,处理为标准4-20mA信号输出。
2、分析与比较
①差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计原理比较
A、磁致伸缩液位计根据磁浮子位置测得液位,测量影响因素为介质密度,介电常数、气相组分、工作温度、压力对测量没有影响。
B、导波雷达液位计测量的影响因素为介电常数、气相组分,温度、压力对测量也有一定影响。
C、差压变送器是根据压差变化测量液位,影响测量结果的因素如腔体真空或负压产生虚假读数;管路内气泡带来干扰;容器内水的密度改变导致测量误差。
②差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计特性比较
A、磁致伸缩液位计特性
a、性强
由于磁致伸缩液位计采用波导原理,整个变换器封闭在不锈钢管内,和测量介质无接触,无机械可动部分,故无摩擦、无磨损,传感器工作,寿命长。
b、精度高
由于磁致伸缩液位计用波导脉冲工作,通过测量起始脉冲和终止脉冲的时间来确定被测位移量,因此测量精度高,分辨率优于0.01%FS,这是用其他传感器达到的精度。
c、性好
磁致伸缩液位计测量时无需开启罐盖,避免了人工测量所存在的不因素;防爆性能高,本安防爆,使用,适用于对化工原料和易燃液体的测量。
d、易于安装和维护
磁致伸缩液位计一般通过罐顶已有管口进行安装,适用于地下储罐和已投运储罐,在安装过程中不影响正常生产。
e、便于系统自动化工作
磁致伸缩液位计的二次仪表采用标准输出信号,便于计算机对信号进行处理,容易实现联网工作,提高整个测量系统的自动化程度。
B、导波雷达物位计特性
a、对液体、颗粒及浆料连续物位测量不受介质变化、温度变化、稀有气体及蒸汽、粉尘、泡沫等的影响。
b、液体量程小于15m时,测量精度为±5mm;量程大于15m时,测量精度为5mm±0.05%。
c、量程60m,耐250℃高温、40kg高压,适用于爆炸危险区域。
d、对蒸汽和泡沫有很强的抑制能力,测量不受影响。
e、顶部和底部具有盲区。
C、差压变送器特性:
a、常规差压变送器在许多液位测量应用中,在液体有额外的蒸气压力。由于蒸气压力不是液位测量的一部分,需要使用引压管和有密封件的毛细管来抵消它的存在。
b、电子远传技术采用数字结构取代机械部件,响应速度更快,测量精度也有所提高。
c、天气寒冷时装置通常需要伴热或保温,要检查引压管漏水、冷凝、蒸发和堵塞。
d、距离过长的毛细管会使压力传输变得误差过大,同时安装过程要求较高。
表1 差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计特性比较
仪表类型 测量精度 性 安装 泄漏点 维护量 寿命
差压变送器 低 一般 复杂、附件多 较多 大 长
导波雷达 较高 较高 简单 较少 低 较长
磁致伸缩 高 高 简单 少 低 长
③工况干扰比较
实际应用中常见工况产生干扰和影响的情况如表2所示。
表2 实际应用中常见工况产生干扰和影响的情况
常见工况 差压变送器 导波雷达物位计 磁致伸缩液位计
压力变化 影响很大 无影响 无影响
温度变化 影响很大 有影响 无影响
震动干扰 影响很大 有影响 无影响
电磁干扰 无影响 有影响 无影响
介质 水、汽 水、汽 水、汽
介电常数 影响很大 影响很大 无影响
介质成分(如水、汽) 影响很大 影响很大 无影响
④适用范围比较
差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计适用范围如表3所示。
表3 差压变送器、导波雷达物位计和磁致伸缩液位计适用范围
适用范围 差压变送器 导波雷达物位计 磁致伸缩液位计
压力0-1MPa 适用 适用 适用
压力0-4MPa 适用 适用 适用
压力0-30MPa 适用 —— 适用
温度0-100℃ 适用 适用 适用
温度0-220℃ 适用 适用 适用
温度0-565℃ 适用 —— 适用
精度5‰-1‰ 适用 适用 适用
精度1‰ —— —— 适用
量程0-5m 适用 适用 适用
量程0-10m 适用 适用 适用
量程0-30m 适用 适用 适用
由对析可知:
①磁致伸缩液位计适用于电厂工况,精度高,稳定性很好,安装与维护量很小,基本不需要维护。在电厂高加、低加、凝汽器、除氧器等容器设备以及其他辅机工位,如油站、化水等均适用。其凭借环境适应性强、安装方便、高精度、低成本、免维护的优点,在当今液位测量领域占较大优势。
②导波雷达液位计适合的工况较好,对温度和环境要求较高,对于安装空间有一定的要求。安装要求避开进料口,以免产生虚假反射。不能安装在拱形罐的中心处(否则传感器收到的虚假回波会增强),也不能距离罐壁很近,佳安装位置在容器半径的1/2处。只有物料处于顶部盲区和底部盲区之间时,才能罐内物位的测量,满足精度要求。调试较方便,运行和维护量不大。
③差压变送器适合的工况有限,而且传感器零漂移严重;测量偏差大,长期工作稳定性差,精度较低,受环境影响较大;安装及维护量较大,无论是正常运行还是例行维护,工作量都较大,现在基本作为一个备用选择。
经济性分析与选型建议
80GHz雷达价格是26GHz的1.5-2倍,但在低ε介质中可减少50%无效采购。某电厂案例显示,替换差压变送器后年维护成本从3万降至5000元。四线制分体设计节省电缆,300米传输仅需0.5mm²线径。无线版本免除布线,但需5年更换电池(典型功耗18mW)。行业数据显示投资回报期平均1.8年,主要来自减少的停机损失。
瑞士ABB导波雷达液位变送器原装导波雷达物位变送器
MT系列导波雷达是目前世界上获得IEC 61508 用于SIL2和SIL3环境下的物位变送器。
导波雷达的自监控功能可以不间断的检测有可能引起失效或虚假信号的故障。 此设备别具特地将图像化显示并入到全数字化电子模块中。利用这种新的模式,ABB同时实现了在模块上波形显示和易于操作的选择式菜单设置。为了便于在全世界范围内的调试, 菜单的语言有多种不同选项。微波脉冲通过刚性探杆或柔性钢缆直接传导到被测介质表面。 整体无活动部件, 并且由于发散角小而无能量损失。
客户获益:微波不受温度, 压力, 比重和蒸汽的影响安装简单无活动部件连续不断的轻微挂料不影响测量适用于真空环境与非接触式雷达和超声波变送器不同, 无需担心发散角更多能量可以返回, 测量更无复杂设定, 不需要计算机和程序员嵌入式波形显示屏幕 (示波器)
适用行业:油气精炼制和生物技术电厂纸浆造纸钢铁化工食品和饮料海运
瑞士ABB导波雷达液位变送器厂家直销导波雷达液位变送器
MT5100
MT5100系列导波雷达变送器别具特地将图像化显示并入到全数字化电子模块中.
利用这种新的模式,ABB同时实现了在模块上波形显示和易于操作的选择式菜单设
置。综述
MT5000系列导波雷达变送器别具特地将图像化显示并入到全数字化电子模块中。
利用这种新的模式,ABB同时实现了在模块上波形显示和易于操作的选择式菜单设
置。 为了便于在全世界范围内的调试,菜单的语言有多种不同选项。 MT5000系列
导波雷达变送器在苛刻的应用工况下表现出的性能。 微波脉冲通过刚性探杆
或柔性钢缆直接传导到被测介质表面。 整体无活动部件, 并且由于发散角小而无
能量损失。 多种腔体连接器和探杆形式可选,以满足不同工况需求, 例如缓冲
罐、加热器、成品罐和分离器。标准的探杆材质为316L不锈钢, 另外有其它材质
可供选择, 比如用在酸性或腐蚀性工况下的哈式合金和蒙乃尔材质。数据
特点只需一个过程接口就可以同时测量液位和界位图形化波形显示全数字化电子技术信号不足报警多种接液材质可选雷达波沿着导杆传播-消除需要回波和可限度减少信号损失无活动部件2线制回路供电长度由0.3~19.8米探杆类型有硬杆, 软缆和同轴
如有需求,请见:瑞士ABB导波雷达液位变送器原装
705型导波雷达液位变送器适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量,适用于温度、压力变化大;有惰性气体及挥发存在的场合。
采用微波脉冲的测量方法,并可在工业频率波段范围内正常工作。波束能量较低,可安装于各种金属、非金属容器或管道内,对人体及环境均无伤害。
产品简介:
D800系列雷达液位计
类 别
D801
D802
D803
应 用
过程条件简单,腐蚀性的液体、浆料、固体
比如:
水液储罐
酸碱储罐
浆料储罐
固体颗粒
小型储油罐
存储或过程容器腐蚀性的液体、浆料、固体
比如:
水液储罐
酸碱储罐
浆料储罐
固体颗粒
小型储油罐
适应各种存储容器或过程计量环境,液体、浆料、固体
比如:
原油、轻油储罐
原煤、粉煤仓位
挥发性液体储罐
焦碳料位
浆料储罐
固体颗粒
测 量 范 围
20米
20米
35米
过 程 连 接
螺纹
法兰
法兰
过 程 温 度
-40-130℃
-40-150℃
-40-250℃
过 程 压 力
-1.0-3bar
-1.0-20bar
-1.0-40bar
重 复 性
± 3mm
± 3mm
± 3mm
精 度
0.2s(根据具体使用情况而定)
电流信号:4…20mA
精度 :<0.1%
天线材质 D801、D802为PP/PTFE
D803 为316L不锈钢
通讯接口 HART通讯协议
过程连接 D801 (PP,PTFE天线) :G1-1/2 316L不锈钢,:
D802(棒式天线) :翻边法兰DN50,DN80,DN100,DN150
D803(喇叭口形式天线):法兰DN50,DN80,DN100,DN150,DN200,DN250
电源 电源:24V DC(+/-10%),波纹电压:1Vpp
耗电量:max22.5mA
环境条件 温度:-40℃…+80℃
容器压力(表压)-1…40bar
防爆认 ExiaII C T6
外壳保护等级 IP68
两线制接线 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)
705型导波雷达液位变送器
BR660A1A3AB1D1雷达物位计厂家报价
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
图:导波雷达液位变送器产品图片 表:产品分类及头部企业 表:导波雷达液位变送器产业链 表:导波雷达液位变送器厂商产地分布及产品覆盖领域 表:导波雷达液位变送器主要生产商销量排名及市场占比2021 表:TOP 5 企业产量占比 图:导波雷达液位变送器下游行业分布(2020-2021) 表:销量及增长率变化趋势(2017-2027) 图:销量及增长率(2017-2027) 表:销量及增长率变化趋势(2017-2027) 图:销量及增长率(2017-2027) 图:中国市场导波雷达液位变送器下游行业分布(2020-2021) 表:销量及增长率变化趋势(2017-2027) 图:销量及增长率(2017-2027) 表:销量及增长率变化趋势(2017-2027) 图:销量及增长率(2017-2027) 表:导波雷达液位变送器产能、产量、产能利用率(2017-2027) 图:导波雷达液位变送器产能、产量、产能利用率(2017-2027) 图:各类型导波雷达液位变送器产量(2017-2027) 图:各类型导波雷达液位变送器产量占比(2017-2027) 表:导波雷达液位变送器主要生产商销量(2019-2021) 表:导波雷达液位变送器主要生产商销量占比(2019-2021) 图:导波雷达液位变送器主要生产商销量占比(2020-2021) 表:主要生产商导波雷达液位变送器销售额(2019-2021) 表:主要生产商导波雷达液位变送器销售额占比(2019-2021) 图:主要生产商导波雷达液位变送器销售额占比(2020-2021) 表:主要地区导波雷达液位变送器产量占比(2017-2027) 图:主要地区导波雷达液位变送器产量占比(2017-2027) 表:美国市场导波雷达液位变送器产量及增长率(2017-2027) 图:美国导波雷达液位变送器产量及增长率(2017-2027) 表:欧洲市场导波雷达液位变送器产量及增长率(2017-2027) 图:欧洲导波雷达液位变送器产量及增长率(2017-2027) 表:日本市场导波雷达液位变送器产量及增长率(2017-2027) 图:日本导波雷达液位变送器产量及增长率(2017-2027) 表:东南亚市场导波雷达液位变送器产量及增长率(2017-2027) 图:东南亚导波雷达液位变送器产量及增长率(2017-2027) 表:印度市场导波雷达液位变送器产量及增长率(2017-2027) 图:印度导波雷达液位变送器产量及增长率(2017-2027) 表:主要地区导波雷达液位变送器销量占比 图:主要地区导波雷达液位变送器销量占比 表:美国市场导波雷达液位变送器销量及增长率(2017-2027) 图:美国导波雷达液位变送器销量及增长率(2017-2027) 表:美国市场导波雷达液位变送器销售额及增长率(2017-2027) 图:美国导波雷达液位变送器销售额及增长率(2017-2027) 表:欧洲市场导波雷达液位变送器销量及增长率(2017-2027) 图:欧洲导波雷达液位变送器销量及增长率(2017-2027) 表:欧洲市场导波雷达液位变送器销售额及增长率(2017-2027) 图:欧洲导波雷达液位变送器销售额及增长率(2017-2027) 表:日本市场导波雷达液位变送器销量及增长率(2017-2027) 图:日本导波雷达液位变送器销量及增长率(2017-2027) 表:日本市场导波雷达液位变送器销售额及增长率(2017-2027) 图:日本导波雷达液位变送器销售额及增长率(2017-2027) 表:东南亚市场导波雷达液位变送器销量及增长率(2017-2027) 图:东南亚导波雷达液位变送器销量及增长率(2017-2027) 表:东南亚市场导波雷达液位变送器销售额及增长率(2017-2027) 图:东南亚导波雷达液位变送器销售额及增长率(2017-2027) 表:印度市场导波雷达液位变送器销量及增长率(2017-2027) 图:印度导波雷达液位变送器销量及增长率(2017-2027) 表:印度市场导波雷达液位变送器销售额及增长率(2017-2027) 图:印度导波雷达液位变送器销售额及增长率(2017-2027) 表:导波雷达液位变送器产能、产量、产能利用率(2017-2027) 图:中国导波雷达液位变送器产能、产量、产能利用率及发展趋势(2017-2027) 图:中国各类型导波雷达液位变送器产量(2017-2027) 图:中国各类型导波雷达液位变送器产量占比(2017-2027) 表:中国市场导波雷达液位变送器主要生产商销量(2016-2020) 图:中国市场导波雷达液位变送器主要生产商销量占比 (2020-2021) 表:中国市场导波雷达液位变送器主要生产商销量占比(2020-2021) 图:中国市场导波雷达液位变送器主要生产商销售额占比 (2020-2021) 表:中国主要导波雷达液位变送器生产商产品价格及市场占比 2021 表:中国导波雷达液位变送器销量Top5厂商销量占比 (2016-2020) 表:中国导波雷达液位变送器市场进出口量(2017-2027) 表:Siemens 导波雷达液位变送器企业概况 表:Siemens 导波雷达液位变送器产品介绍 表:Siemens 导波雷达液位变送器销量、销售额及价格(2017-2021) 表:CRPTankSpecialties 导波雷达液位变送器企业概况 表:CRPTankSpecialties 导波雷达液位变送器产品介绍 表:CRPTankSpecialties 导波雷达液位变送器销量、销售额及价格(2017-2021) 表:Krohne 导波雷达液位变送器企业概况 表:Krohne 导波雷达液位变送器产品介绍 表:Krohne 导波雷达液位变送器销量、销售额及价格(2017-2021) 表:SchneiderElectric 导波雷达液位变送器企业概况 表:SchneiderElectric 导波雷达液位变送器产品介绍 表:SchneiderElectric 导波雷达液位变送器销量、销售额及价格(2017-2021) 表:AmetekDrexelbrook 导波雷达液位变送器企业概况 表:AmetekDrexelbrook 导波雷达液位变送器产品介绍 表:AmetekDrexelbrook 导波雷达液位变送器销量、销售额及价格(2017-2021) 表:BlissAnand 导波雷达液位变送器企业概况 表:BlissAnand 导波雷达液位变送器产品介绍 表:BlissAnand 导波雷达液位变送器销量、销售额及价格(2017-2021) 表:UWT 导波雷达液位变送器企业概况 表:UWT 导波雷达液位变送器产品介绍 表:UWT 导波雷达液位变送器销量、销售额及价格(2017-2021) 表:Sitron 导波雷达液位变送器企业概况 表:Sitron 导波雷达液位变送器产品介绍 表:Sitron 导波雷达液位变送器销量、销售额及价格(2017-2021)
BR660A1A3AB1D1雷达物位计厂家报价
概述
蒸汽汽包是石油化工,发电等工业过程中的重要设备,保持液位稳定是汽包运行的重要条件。带气象补偿的导波雷达液位计克服了差压液位计,浮筒液位计,电接点液位计的缺点,维护量小,测量准确。
汽包液位测量的现状
目前,从汽包液位测量的基本原来来看,广泛使用的主要是基于连通器式和压差式两种原理。汽包液位测量的仪表主要有差压液位计,浮筒液位计和导波雷达液位计等仪表。
1. 差压汽包液位计。差压式汽包液位计测量原理是通过吧液位高度的变化转化成差压的变化来测量液位计,这种转换是通过平衡容器形成残币水柱实现的,其准确测量液位计的关键是液位与差压之间的准确转换。差压汽包液位计的有点事精度和稳定性高,运行中故障率低,维护量小,但这种测量方式的误差与汽包压力和参比水煮温度有关,需要进行汽包夜里校准,且补偿计算复杂,此外还应考虑平衡容器温度变化造成的影响。
2. 浮筒液位计。浮筒液位计是基于浮力原理工作的。当液位计在0位时,扭力管受到浮筒中立产生的扭力矩大,扭力管转角处于0°。当液位逐渐上升至高时,扭力管受到浮力产生扭力矩,转过一个角度,变送器将该角度转换成4~20MA直流信号,该信号正比于被测量液位。这种测量方式介质的密度变化会对测量精度造成影响,受到机械振动也会造成读数不准确。
3. 电接点液位计。电接点液位计属于连通管液位计,原理是利用在锅炉水肿的电对筒体阻抗小而在蒸汽中的电对筒体的阻抗大的特性来测量液位。高压锅炉的锅炉水电导率一般要比饱和蒸汽的电导率大数万到数十万倍,因而电接点街违纪指示值受气包压力变化的影响较小,能方便的远传液位信号。但是有取样传感器性差,电机机械密封易泄露,电使用寿命短,指示不连续,维护量大的缺点。
综上所述,由于汽包液位测量对象的复杂性,实际运行中的不确定因素和较大的测量误差,导致汽包液位计的测量常有较大的偏差。导波雷达液位计测量是一种的测量技术,克服了差压式,浮筒式,电接点等液位测量仪表的缺点,满足汽包液位测量的需求。
导波雷达液位计测量原理及特点
1. 测量原理。导波雷达液位计是依据反射原理为基础的雷达液位计,电磁脉冲信号以光速沿钢缆传播,当遇到被测介质时,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。
2. 特点。导波雷达液位计的优点是信号稳定,测量不受液体密度和电气特性影响,测量,测量与调校方便,安装成本低且维护方便。
3. 导波雷达液位计的选型及安装要求
选型。导波雷达液位计是靠传感器发射电磁波,因此传感器的选择是导波雷达液位计选型的重要部分。导波雷达液位计的传感器有杆式,揽式和同轴式三种类型。通常选用杆式传感器。当测量范围较大时,由于运输和安装不变,建议采用揽式传感器。
安装。导波雷达液位计的安装需考虑安装要求,容器特性和过程连接等因素。主要安装方式有以下两种:顶装或者侧装。
导波雷达液位计两种安装方式安装时应注意:安装时要导波雷达与关闭需要由适当的距离;避免仪表传感器下方有明显障碍物,阻碍雷达波顺利达到被测介质表面;不要将导波杆安装在进料口附近;传感器与设备底部要有一定距离,不能接触到罐底。
4. 气相补偿技术(GPC)。在高温高压条件下,电磁波信号在介质上方的蒸汽中的传播速度会降低,此时雷达测量的液位值将减小。选用带气相补偿的导波雷达,通过气相补偿功能队测量值进行补偿,可以得到一个准确的实际液位值。
导波雷达液位计在汽包液位计测量案例
在某锅炉装置的汽包上,汽包是产汽系统的主要部分,利用转化炉烟气段的高温热量和炉出口转化气高温余热,产出10.5MPA高压蒸汽,一部分作为工艺上的配汽参与反应,另一部分外送至高压蒸汽管网,实现设能的综合利用,提高装置的运行效率。由于汽包对于锅炉装置的重要性,测量汽包液位先后共使用了三种测量仪表:差压式液位计,普通导波雷达液位计,带GPC功能导波雷达液位计。由下图可知,通过实际测量,在高温时,普通导波雷达误差高达18%,带GPC时,测量误差仅为2%,带GPC功能导波雷达液位计在高温下测量数据比较稳定,真实。
三种仪表测量数据比较
总结
带GPC功能导波雷达液位计在测量高温高压的环境中,各项性能明显优于其他类型的液位计,不受工艺条件的线制,维护量小,性能。是在汽包液位测量的不二之选。
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。