ITA-WDWR21雷达物位计公司
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。
雷达物位计概述
雷达物位计是一种利用雷达技术实现非接触式测量的物位测量仪器
其工作原理是通过发射微波信号到目标物体表面，然后接收反射回来的信号，根据发送和接收之间的时间延迟，计算出目标物体与传感器之间的距离，从而确定物体的高度或深度
雷达物位计具有诸多优势，如非接触式测量，避免了污染或腐蚀传感器的风险；适应性强，可应对复杂的工业环境和端的温度、压力条件；具备高精度和稳定性，能提供准确的测量结果，并在长时间使用中保持稳定
正因如此，它被广泛应用于石油、化工、水处理、食品加工等众多行业
在化工、油气、食品等行业中，经常需要测量不同液体之间的分界面的高度，从而控制反应过程、原料储量等。
MTS传感器部门生产的Level Plus系列液位计采用MTS的Temposonics®磁致伸缩传感技术，配合特定密度的磁性浮子，可对不同液体的分界面高度进行测量。
市场上测量液体分界面高度的产品群雄逐，招式各有千秋，小编将一一细数，看看哪种测量原理能拔得头筹！
一、射频导纳液位计（电容液位计）
射频导纳液位计的传感器是一根带特氟龙涂层的金属杆或者柔性金属缆，需要插入被测液体内。这样金属杆（缆）和容纳被测液体的金属罐壁之间就会产生电容，这个电容在射频电路（频率达到300Ghz）下被放大到测量的电导纳值。如果被测液体分层后形成上层油下称水的分层，那么会形成C1、C2和C3三个电容值。因为水的导电性能使C3的值大，则射频导纳液位计测量得到的电容值主要取决于C3的值。因此水位的高度就和C3的值几乎成正比例关系。
根据以上测量原理，射频导纳测量分界面的必要条件和限性:
1、 上层液体不能导电，如苯、碳氢化合物等;下层被测液体是导电液体，如普通水或者水溶液。
2、 对分界面测量精度要求不高。因为上层油的高度和被测罐体的形状等都会被测精度影响。
二、导波雷达液位计
导波雷达液位计的传感器也是金属杆或者金属缆插入被测液体内。液位计的电子头发射雷达波脉冲。雷达波脉冲会沿着金属杆或者金属缆朝向被测液体传播，当到达介电常数发生变化位置时会产生反射。液位计电子头计算发射雷达波脉冲和接受雷达波脉冲的时间差来确定被测液位的高度。如下图，如果被测液体上层油下称水，则雷达波分别在从空气进入油的时候、以及从油进入水的时候分别发生反射。
从导波雷达的测量原理可知其测量分界面的必要条件:
1、 雷达波发生反射的必要条件是介电常数发生变化。如果介电常数的变化很小的话，雷达波的反射信号也很小以至于无法测量。因此导波雷达测量分界面要求下层液体的介电常数比上层液体的要大得多。而介电常数的大小一般无法通过常规手段测量，而且介电常数大小很容易受到环境温度、电磁频率、罐内的化学反应等影响。这就决定了无法轻易判断导波雷达能否和应用环境相适应。
2、 为了保持雷达波穿过上层液体后还有的能量在分界面上还能产生反射，一般要求传感器是一个同轴结构。上图是导波雷达测量分界面的安装要求，左边是导波雷达的测量杆和测量筒是一个同轴结构，右图中导波雷达的测量杆安装在一个布满倒液孔的测量管内。同轴结构内外的分界面变化有时无法真正同步会导致测量误差。而且粘性较大的液体会粘连在同轴结构内干扰测量。
3、 如果要测量被测液体分界面知道上层液体的具体介电常数。因为雷达波穿过空气的速度是光速，而穿过上层液体的速度小于光速且和其介电常数成反比。因为介电常数不容易测量且善变，因此导波雷达很难测量分界面高度。
三、浮筒液位计
浮筒液位计测量分界面一般安装在罐体的侧面，把被测液体通过两个法兰口从被测罐引入测量筒内，同时测量通内还有一个浮子通过一些机械结构和电子头相连。通过测量浮子受到浮力的变化来感应测量筒内液体的平均密度，从而评估出被测分界面的高度（假定测量筒内只有两种液体）。浮筒液位计不要求被测液体的导电性和介电常数。
根据浮筒液位计的原理和内部结构，其测量分界面的必要条件和限:
1、 只能安装在被测罐体侧面，且测量筒内没有空气。
2、 为了测量的精度定期进行校准，因为浮子到电子头之间的力传输结构会随着时间而偏移设定。
3、 因为测量筒的狭小结构，被测液体中的固体或者粘性物质会使浮子卡在测量筒内，无法真正反映分界面高度。
四、双法兰液位计
双法兰液位计通过测量两个固定位置的压力差来反映两个位置之间的液体的平均密度从而间接测量分界面高度。双法兰液位计也是安装在罐体的侧面，但是不需要测量筒，因此解决了上面浮筒液位计内浮子容易卡死的问题。
双法兰液位计通过充油的毛细管把罐内的两个压力值传输到电子头部分。因此双法兰液位计的界面测量受到以下因素的影响:
1、 环境温度变化对毛细管内油压有明显影响，因此长的测量范围要长的毛细管，从而导致温度变化对测量精度也影响很大。
2、 两个法兰之间充满液体。
3、 毛细管充油需要的生产技术，因此测量范围对仪表价格影响很大。
4、 安装过程要毛细管不要受到外部机械冲击，毛细管受损或者油路堵塞。
五、终篇 - 磁致伸缩液位计
磁致伸缩液位计通过测量浮在分界面上的磁性浮子的位置来测量分界面的高度。MTS生产的Level Plus系列液位计可以实现测量误差控制在1毫米以内，大的测量范围可以达到22米。磁致伸缩液位计的测量不依赖于液体的导电性、介电常数等物理参数，只是基于不同液体的密度差。密度差和相互不溶解是形成分界面的必要条件。
Level Plus系列
磁致伸缩液位计只要选择好特定浮子的密度，安装后不需要定期的维护和标定就能液位计的长期性和性。
磁致伸缩液位计的应用限性在于不能用于操作粘度很高的液体（建议粘度小于400厘泊）。高粘度液体容易把浮子粘在一个位置不变，导致磁致伸缩液位计测量到的浮子位置不能准确反映分界面高度。
Level Plus磁致伸缩液位计应用实例
1、 二硝基甲苯（DNT）和水的分界面
因为二硝基甲苯（DNT）相对于水的比重是1.52，因此在罐内是下层液体，因此无法使用射频导纳、导波雷达。而且因为现场的测量范围超过4米，因此无法使用浮筒液位计和双法兰液位计。通过使用Level Plus系列磁致伸缩液位计可以同时测量反应罐内的液位和分界面高度，从而对化学反应过程控制。
2、 液体白磷和水的分界面
白磷是生产磷酸类物质的基本原料。但是因为白磷在空气容易自然，而且有毒，因此一般都储存在具有水封的储存槽内。Level Plus液位计可以对水封下的白磷存量进行实时监控，同时水封的厚度白磷和空气接触。
3、 大型成品油罐
炼化工厂、燃料输送系统等都有一些成品油储罐、转运罐等，这些罐子高度都有15～20米高。因为有些成品燃油会吸收空气中的水分，导致很多罐底都有积水。MTS传感器生产的Level Plus液位计可以同时测量罐内成品油液位和油水分界面的高度，同时还可以根据液位计内部的罐容表来计算罐内容量，并且输出罐内的成品油温度。Level Plus液位计只通过罐上的一个测量孔，就可以同时输出液位、分界面高度、罐内容量和温度的测量结果，满足石油组织对成品燃油的交接计量要求。
雷达物位计是物位仪表一种常用产品类型，具有测量、性能稳定、性高、维护简便、适用范围广等优点。可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对液体、浆料及颗粒料的物位进行测量，适用于粉尘、温度、压力变化大、有惰性气体及蒸汽存在的场合。那么，雷达物位计的种类和应用具体有哪些呢？
一、产品分类
按工作方式划分，雷达物位计可分为接触式雷达物位计和非接触式雷达物位计，具体如下:
1．非接触式（射空雷达） 雷达物位计
非接触式雷达物位计常用喇叭或杆式天线来发射与接收微波，仪表安装在料仓顶部，不与被测介质接触，微波在料仓上部空间传播与返回。
非接触式雷达物位计，按照微波的波形又可分为脉冲雷达物位计和调频连续波雷达物位计。
2．接触式雷达物位计
接触式雷达物位计一般采用金属波导体（杆或钢缆）来传导微波，仪表从仓顶安装，导波直达仓底，发射的微波沿波导体外部向下传播，在到达物料面时被反射，沿波导体返回发射器被接收。
这种可以通过导波线或导波杆直接接触所测物料来测量的接触式雷达物位计，主要是导波雷达物位计，根据其采用的金属波导体不同，又可进一步细分为:缆式（单/双）、杆式（单/双）和同轴导波雷达物位计。
相比接触式雷达物位计，非接触式雷达物位计具有安装简单、维护量少、使用方式灵活、不受仓内粉尘、温度等因素的影响等优点，是近年来发展快的一种测量仪器。
二、技术原理
1．脉冲雷达物位计
脉冲雷达物位计将发射微波脉冲，以光速（在空气中）传播，碰到被测介质表面（介电常数大于传播介质的介电常数），部分微波被反射回来（反射量取决于料面平整度/介电常数大小），被同一天线接收，介质的反射量（率）越大，信号就越强，越好测量；反射量（率）越小，信号就越弱，越容易受干扰。准确的识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔△t，从而进一步计算出天线到被测介质表面的距离D。
脉冲雷达原理图
2．调频连续波雷达物位计
FMCW雷达用24GHZ作为测量基频（载频），2GHZ为调节频宽, 整个扫描时间为7ms，完成一次线性扫描，信号发射后，经过一定的时间延迟后，接受到回波信号。在线性扫频中产生的时间差，将正比例液位距离，由于有许多反射波，将的回波时间进行傅立叶（FFT）变换，将时间信号转换成有一定能量的频谱，视频谱比较高和比较陡的信号为有用信号。
调频连续波雷达物位计原理图
3．导波雷达物位计
导波雷达发出高频微波脉冲沿着探测组件（钢索或者钢管）传播，当遇到被测介质时，由于介电常数突变，引起发射，一部分脉冲能量被发射回来。发射脉冲与反射回来的脉冲的时间间隔与被测介质的距离成正比。
三、应用区别
雷达物位计的应用范围很广泛，涵盖了电力、钢铁、冶金、水泥、石油化工、造纸、食品等领域，但是应用不同原理的雷达物位计，其解决的应用工况也各有不同。
脉冲雷达物位计一般可以用于大部分应用场合，主要针对圆柱形、35米以内罐体介质的液位测量；但对于球形罐或者带有搅拌功能的液体储罐，就需要使用导波雷达物位计进行测量；而针对大量程、粉尘较大的容器或储罐，就使用能量大、抗干扰能力强的调频连续波雷达物位计。
JN-WSCLK434射频导纳液位计说明
概述
射频导纳料位仪由检测、变送两部分组成。检测部分由探头、保护套、传感器组成；变送部分由振荡器、解调器、放大器、电压电流转换、指示表、外壳等组成。振荡器产生射频电压，加在一个由电感和电容组成的电桥上，其中用于补偿同轴电缆的分布电容，是传感器和被测物料及容器之间形成的电容，在初状态下，调整可变电容的大小，使电桥平衡，则输送给解调器的电压将为，当容器中的物位发生变化上升时，容量增大，电桥失去平衡，这时输送给解调器的电压将不为，且正比于电桥不平衡度，由物位变化引起的信号变化，经解调器、放大器处理，转换成与被测物位成线性的4~20mA DC电流，远传至控制室集中控制、记录，实现工艺流程的控制。应用在石油、化工、冶金、医、电力、食品、造纸等工业领域的液位料位连续测量。
JN-WSCLK434射频导纳液位计特点
▲结构简单，可动或弹性元部件，因此性*，维护量少。一般情况下,不必进行常规的大、中、小维修。
▲多种信号输出，方便不同系统配置。
▲适用于高温高压容器的液位测量，且测量值不受被测液体的温度、比重及容器的形状、压力影响。
▲适用于酸、碱等强腐蚀性液体的测量。
▲完善的过流、过压、电源性保护。
JN-WSCLK434射频导纳液位计技术
1.检测范围:0.01~30m
2.检测范围:0.01~30m
3.精 度: 0.5级
4.承压范围: -0.1MPa~32MPa
5.探耐温: -50~250℃
6.环境温度: -20~60℃
7.储存温度:-55℃～+125℃
8.输出信号: 4～20mA、4～20mA叠加HART通讯、485通讯、CAN总线通讯
9.供电电压: 12～28VDC（需经栅供电）
10.固定方式:螺纹安装M20×1.5、M32×2，
法兰安装DN25、DN40、DN50。规格可按要求定制
11.接湿材质: 316不锈钢、1Gr18Ni19Ti或聚四氟乙烯
12.长期稳定性: ≤0.2%FS/年，
13.温度漂移:≤0.02%FS/℃（在0～70℃范围内）
14.防爆等级: 隔爆ExdⅡC T5
15.防护等级:IP67
16.本安参数:Ui:28VDC，Ii:93mA，Pi:0.65W，Ci:0.042uf， Li:0mH
JN-WSCLK434射频导纳液位计型谱
型号
基本代码
说明
JN-WLALL3008
导波雷达物位计
防爆
P
标准型（非防爆）
I
本安型（ExiaⅡCT1~6）
D
本安型+隔爆型（ExdiaⅡCT1~6）
一体化过程连接/材质
G
G11/2A螺纹/不锈钢
N
11/2NPT螺纹/不锈钢
C
法兰DN50 PN1.6/不锈钢
D
法兰DN80 PN1.6/不锈钢
E
法兰DN100 PN1.6/不锈钢
F
法兰DN150 PN1.6/不锈钢
H
法兰DN200 PN1.6/不锈钢
K
法兰DN250 PN1.6/不锈钢
Y
约定
密封温度
P
普通密封:（-40~100）℃
G
高温密封:（-40~250）℃带散热器
外壳/天线防护等级
P
塑料/IP65
L
铝/IP67
电气接口
M
M20*1.5
N
1/2NPT
现场显示
V
带
X
不带
编程器
B
带
X
不带
型号定制
WT