NYWBUK112雷达物位计公司
防爆安全认证与防护等级
化工领域需满足ATEX/IECEx防爆认证，隔爆型（Ex d）外壳可承受内部1.5MPa爆炸压力。本安型（Ex ia）设计将回路能量限制在1.2W以下，适用于Zone 0区。传感器整体防护等级达IP68，可短时浸入10米水深。某海上平台应用案例显示，通过SIL3认证的冗余传感器系统，平均无故障时间（MTBF）超过15年。最新光纤传感技术彻底消除电火花风险，已应用于氢气储罐监测。
工作频率100MHZ～1.8GHZ测量范围杆式、双杆式:0～6m重 复 性±3mm分 辨 率1mm采 样回波采样55次/s响应速度>0.2S（根据具体使用情况而定）输出信号4～20mA精 度0.2S(根据具体使用情况而定)
输出信号:4-20mA
精度:±3mm
通讯接口:HART 通讯协议
过程连接:G1"A、G1½"A螺纹；法兰DN50，DN80，DN100 ，DN150，DN200，DN250
过程压力:-0.1-2MPa
电源:24VDC(±10%)；纹波电压:1Vpp
耗电量:大22.5mA
环境条件:温度-40℃～+70℃
外壳防护等级:导波雷达防护等级为IP67
防爆等级:EXib IIC T6
电缆入口:2个M20×1.5或1/2"NPT(电缆直径5-9mm)
测量距离:下表列出不同类别被测介质与测量距离的关系
分组
固体颗粒
液体
测量范围
1
1.4…16
冷凝气，如N2CO2
2
1.6…19
塑料带粒子
白灰石，特种水泥
糖
液化气，如丙烷
溶剂
氟利昂12/氟利昂
棕榈油
25m
3
1.9…25
普通水泥，石膏
矿物油，燃料
30m
4
2.5…4
谷物，种子
石头
砂粒
苯，苯乙烯，甲苯
呋喃
萘
30m
5
4…7
潮湿的石头、矿石
盐
氯苯，氯仿
纤维素喷雾
异氰盐酸，本胺
30m
6
>7
金属粉末
碳黑
煤炭
含水液体
酒精
液氨
30m
导波雷达物位计接线图
导波雷达物位计调试
昌晖仪表制造有限公司YR-RD30系列导波雷达可以通过以下方法调试:
1、通过调试软件YR-SOFT
通过YR-SOFT软件调试雷达传感器都可以通过软件进行调试。采用软件进行调试，需要一个仪表CONNECTCAT驱动器。
使用软件调试时需给雷达仪表提供24VDC，同时在连接HART适配器前端加一个250欧姆的电阻。如果一体式HART电阻（内部自带电阻250欧姆）的供电仪表，就不需要附加外部电阻，这时候HART适配器可以和4-20mA线并联。
2、通过HART手持编程器
3、通过显示调整模块YR-PM
编程器订货后出厂已安装在导波雷达上。编程器由4个按键和一个液晶显示屏组成，可以显示调整菜单和参数设置。
YR-RD30系列导波雷达按结构形式和应用场合的不同，分为YR-RD31、YR-RD32、YR-RD33、YR-RD34、YR-RD35和YR-RD36六个大类，用户选用导波雷达时应认真填写导波雷达物位计参数表》，昌晖仪表制造有限公司可以根据您提供的详细参数，为您选配佳测量效果的导波雷达产品。
1、缆式导波雷达选型
YR-RD31□□□□□□□□-□ 大量程30米，液体、固体粉料测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
传感器/缆式探头
A
B
C
液体型/4mm
固体型（10m内）/6mm
固体型（10m-30m）/6mm
过程连接/材料
G
GA
N
NA
C
D
E
F
H
K
Y
G1½"A螺纹/不锈钢
G1"A螺纹/不锈钢
1½"NPT螺纹/不锈钢
1"NPT螺纹/不锈钢
法兰DN50 PN16 C型
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
P
G
普通密封/-40...100℃
高温密封/-40...250℃带散热片
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
L
塑料/IP65
铝/IP67
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
2、杆式导波雷达选型
YR-RD32□□□□□□□□-□ 大量程6米，液体液位测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
杆式探头 直径
A B
6mm
10mm
过程连接/材料
G
GA
N
NA
C
D
E
F
H
K
Y
G1½"A螺纹/不锈钢
G1"A螺纹/不锈钢
1½"NPT螺纹/不锈钢
1"NPT螺纹/不锈钢
法兰DN50 PN16 C型
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
P
G
普通密封/-40...100℃
高温密封/-40...250℃带散热片
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
L
塑料/IP65
铝/IP67
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
3、双缆式导波雷达选型
YR-RD33□□□□□□□□-□
大量程30米，液体、固体粉末测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
过程连接/材料
D
E
F
H
K
Y
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
P
G
普通密封/-40...100℃
高温密封/-40...250℃带散热片
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
L
塑料/IP65
铝/IP67
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
4、杆式（高温型）导波雷达选型
YR-RD34□□□□□□□□-□ 大量程6米，液体、蒸汽测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
杆式探头
A B
6mm
10mm
过程连接/材料
G
N
C
D
E
F
H
K
Y
G1½"A螺纹/不锈钢
1½"NPT螺纹/不锈钢
法兰DN50 PN16 C型
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
G
高温密封/-40...400℃带散热片
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
L
塑料/IP65
铝/IP67
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
5、防腐型导波雷达选型
YR-RD35□□□□□□□□-□ 量程6-20米，腐蚀性液体测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
防腐探头
A
B
10mm
14mm
过程连接/材料
C
D
E
F
H
K
Y
法兰DN50 PN16 C型
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
P
普通密封/-40...120℃
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
塑料/IP65
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
6、同轴杆式导波雷达选型
YR-RD36□□□□□□□□-□ 大量程6米，介电常数低、表面波动液体测量
防爆
P
I
D
标准型（非防爆）
本安型（Exib ⅡC T6）
本安型＋隔爆型（Exd ib ⅡC T6）
传感器/缆式探头
A B
25mm
50mm
过程连接/材料
GA
NA
C
D
E
F
H
K
Y
G1"A螺纹/不锈钢
1"NPT螺纹/不锈钢
法兰DN50 PN16 C型
法兰DN80 PN16 C型
法兰DN100 PN16 C型
法兰DN150 PN16 C型
法兰DN200 PN16 C型
法兰DN250 PN16 C型
约定
密封温度
P
G
普通密封/-40...100℃
高温密封/-40...250℃带散热片
电子单元
2
3
4
5
4-20mA /24VDC两线制
4-20mA /24VDC/HART两线制
4-20mA /24VDC/HART四线制
4-20mA /220VAC/HART四线制
外壳/防护等级/天线防护等级
P
L
塑料/IP65
铝/IP67
电缆接口
M
N
M20×1.5
1/2"NPT
编程/显示
V
X
带显示
不带显示
量程
导波雷达物位计尺寸
1、外壳材质:铝合金
2、不同型号导波雷达尺寸
导波雷达物位计参数表
客户信息
单位:-------------
邮编:-------------
E-mail:-----------
日期:××年××月××日
□ 标准型（非防爆）；□ 本安型（Exib IIB T5）；□ 本安型（Exib IIC T6）；□ 本安型+船用（Exib IIC T6）；□ 本安型+隔爆型（Exd [ib] IIC T6）
罐/容器信息
储罐类型:
□ 储罐
□ 储罐结构:------------
□ 罐尺寸:--------------
□ 反应罐；
□ 罐体材质:------------
□ 罐高度:----------m
□ 分离罐
□ 压力:------------
□ 罐直径:-------------
□ 船用储罐
罐顶:□ 拱顶式；□ 平顶式；□ 敞口式
罐底:□ 锥底；□ 平底；□ 斜坡底
安装:□ 顶部安装 ；□ 侧面安装；□ 旁通管；□ 导波管安装
罐顶安装接管(重要信息)
接管高度:------------mm
接管直径:------------mm
测量介质
介质名称:-----------；□ 液体；□ 固体；□ 混合介质
介质温度:-----------℃
介电常数:-----------
挂料:□ 是；□ 否
搅拌:□ 是；□ 否
过程连接
螺纹:□ G1½"A；□ 1½"NPT；□ G2"A；□ G1"A；□ 1"NPT
法兰:□ 法兰 DN= ------；□ 法兰 ANSI=------------
电源:□ 24VDC；□ 220VAC
输出:□ 4-20mA；□ HART；□ PROFIBUS PA
显示:□ 带表头显示；□ 不带表头显示
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。
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。
NYWBUK112雷达物位计公司
导波雷达液位计是为液位测量和控制系统中应用而研发的新型雷达液位仪表，可以用于指示和控制液位，可以满足大多数情况的液位测量，测量准确度高，导波雷达液位计工作原理运用了时域反射与ETS等技术。液位计变送器模块可以发射特定频率的高频窄电磁波，该电磁波沿着传感器的导波杆或钢缆传播，当发射的电磁波遇到不同的介电常数的介质表面时，电磁波会被反射回来。通过等效时间采样技术将纳秒级的传导时间放大为毫秒级别的等效时间，再采用目标识别等复杂的算法处理，并对存在的虚假回波进行有效抑制，从而实现了对液位的测量。
导波雷达液位计是一种采用直接接触的方式，将传感器导波杆或者钢缆浸入被测介质进行测量的液位仪表。液位计运用了时域反射原理，变送器模块部分产生一定频率的电磁信号沿导波传感器传播，遇到不同介电常数的介质时产生反射，单片机通过算法可以得到待测液位高度。因此，在用导波雷达液位计测量液位时，液位的变化会引起传感器特征阻抗改变。这种改变产生的反射信号通过电路采集进行捕捉后，加以处理从而得到所测的液位高度。
导波雷达液位计主要具有以下优点 :
（1）液位计的电磁波沿同轴射频电缆和导波杆或者钢缆传导，衰减程度小，功耗低，电磁波能量集中，不易扩散，抗干扰能力很强，高准确度可达±3mm。
（2）可以测量各种低介电常数的介质，介电常数的大小只影响回波幅度大小，对测量数据无影响。
（3）雾气、泡沫等引起的散杂信号对测量无影响。对于具有挥发性气体、泡沫、液位表面波动、挂料、结垢、沸腾、介电常数或密度经常变化的测量工况，都可以有效进行测量。
（4）测量不受介质密度、导电率和温度的影响，适用于高温高压工况下的测量。
（5）具有维护量小，现场调校方便，性能稳定、等优点。