GDRD52-IBCFKBAM雷达物位计厂家报价
智能诊断与预测性维护功能
现代传感器集成自诊断系统,实时监测天线污染、电子元件老化等状态。信号质量指数(SQI)低于70%时触发维护警报,某粮油企业应用后故障停机减少60%。温度漂移补偿算法使长期稳定性达0.01%/年。最新边缘计算功能可在本地完成95%的数据处理,仅上传关键参数降低带宽需求。通过分析历史回波曲线变化趋势,能提前2周预测介质特性改变导致的测量偏差。
导波雷达物位计是一种微波物位计,它是微波(雷达)定位技术的一种运用。它是通过一个可以发射能量波(一般为脉冲信号)的装置发射能量波,能量波在波导管中传输,能量波遇到障碍物反射,反射的能量波由波导管传输至接收装置,再由接收装置接收反射信号。根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。导波雷达物位计 由电子装置对微波信号进行处理,***终转化成与物位相关的电信号。能量辐射水平低,该设备使用能量波的是脉冲能量波(频率一般比智能雷达物位计低)。一般脉冲能量波的***大脉冲能量为1mW左右(平均功率为1μW左右),不会对其他设备以及人员造成辐射伤害。
适用范围及特点
导波雷达物位计仪表用于对液体、浆料及颗粒料等介电常数比较小的介质的进行接触连续测量,适用于温度、压力变化大、有惰性气体或蒸汽存在的场合。
导波雷达物位计具有以下特点
1、通用性强:可测量液位及料位,可满足不同温度、压力、介质的测量要求,***高测量温度可达800℃,***大压力可达5MPa,并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合。
2、防挂料:的电路设计和传感器结构,使其测量可以不受传感器挂料影响,无需定期清洁,避免误测量。
3、免维护:测量过程无可动部件,不存在机械部件损坏问题,无须维护。
4、抗干扰:接触式测量,抗干扰能力强,可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。
5、准确:测量量多样化,使测量更加准确,测量不受环境变化影响,稳定性高,使用寿命长。
主要技术参数
测量范围: 0---6米,缆式***大可达35米;
过程连接: 螺纹 或者法兰;
过程温度: -40 -250℃;
过程压力: -1.0- 60 bar;
工作频率: 1.8GHz;
响应速度: ≥0.2s(根据具体情况而定)
重 复 性: ± 3mm ;
分 辨 率: 1mm ;
电流信号: 4~20mA/HART;
精度:
通讯接口: HART 通讯协议 ;
电源: 24V DC(+/-10%) /波纹电压:1Vpp;
耗 电 量: max22.5mA ;
防爆认: Exia II CT6 ;
外壳保护等级: IP68;
两线制接线: 供电和信号输出公用一根两芯线;
电缆入口: 两个M20ⅹ1.5(电缆直径5 … 9mm)。
型号规格
DCRD
代号
C1
8㎜缆式探头/不锈钢(***大量程35m、-40~250℃)
探头型式及材料
C2
10㎜杆式探头/不锈钢(***大量程6m、-40~250℃)
C3
同轴管式探头/不锈钢(***大量程6m、-40~350℃)
0
螺纹连接
过程连接
1
标准法兰
0
一体化(普通型)
电子部件相关
1
分离型(3m电缆)
2
其他
P
普通型
防爆选项
I
本安型
1
现场显示
显示及编程器
2
编程器
3
现场显示+编程器
4
无
X
客户的要求:如防爆外壳、量程等
其他选项
化工领域需满足ATEX/IECEx防爆认,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认的冗余传感器系统,平均无故障时间(MTBF)超过15年。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。
GDRD52-IBCFKBAM雷达物位计厂家报价
雷达物位计的构成
雷达物位计作为现代工业中常用的液位测量仪器,凭借其高精度和非接触式的特点,广泛应用于石油、化工、食品、制等行业。在这些行业中,雷达物位计主要用于对液体、粉末或颗粒等物料的测量。为了确保雷达物位计能够在不同的工况环境下稳定工作,了解其构成和工作原理显得尤为重要。本文将详细探讨雷达物位计的构成要素及其工作原理,以帮助读者地理解这一技术,并为相关行业的应用提供指导。
雷达物位计的核心部分包括发射器、接收器、天线以及信号处理单元。这些组成部分共同协作,完成物位测量任务。发射器负责产生高频的电磁波信号,通常是微波或毫米波,信号通过天线发射出去。当电磁波遇到物料表面时,会发生反射,反射回来的信号被接收器接收并传送到信号处理单元进行分析。通过计算发射信号与反射信号之间的时间差,雷达物位计能够计算出物料的高度或位置。
发射器(Transmitter)
发射器是雷达物位计的重要组成部分,通常利用微波技术生成频率稳定、功率适当的电磁波。发射器的设计能够适应不同环境下的电磁波传播要求,并确保信号在较远的距离内能够保持的强度。发射器的性能直接影响雷达物位计的测量精度和稳定性。
接收器(Receiver)
接收器用于捕捉反射回来的信号并进行放大处理。它的工作原理是根据反射信号的强度和到达时间来推算物料的表面位置。接收器的灵敏度和带宽宽度是影响测量精度和响应速度的关键因素。现代雷达物位计通常采用数字信号处理技术,提升了接收器的性能。
天线(Antenna)
天线用于将发射信号有效地传播到目标物体,并接收反射回来的信号。天线的设计直接影响雷达物位计的测量范围和分辨率。天线的类型可根据应用需求进行选择,常见的有波导天线、对向天线和螺旋天线等。
信号处理单元(Signal Processing Unit)
信号处理单元是雷达物位计的大脑,其主要功能是对接收到的信号进行处理、分析和计算。通过对反射信号与发射信号时间差的测量,信号处理单元能够计算出物料的物位,并输出对应的数字信号或模拟信号,以供其他设备进行处理或显示。
雷达物位计通过发射微波或毫米波信号,遇到物料表面时发生反射。这些反射信号会被接收器接收,并传递到信号处理单元。通过对比发射信号与反射信号的时间差,计算物料表面到仪器的距离。由于雷达波的传播速度是已知的,因此,通过测量信号的往返时间,雷达物位计可以准确地计算出物料的高度或位置。
与传统的机械式液位计相比,雷达物位计具有诸多优势。它能够在高温、高压、强腐蚀等复杂工况环境下稳定工作,且不受物料特性(如颜、气体或蒸汽等)的影响。雷达物位计还能够进行远程监控,方便集成到自动化系统中,提高了生产效率和性。
雷达物位计作为现代工业自动化测量的关键工具,其结构设计和工作原理决定了其在各种环境中的稳定性和精度。其发射器、接收器、天线以及信号处理单元的精密协作,使得雷达物位计在液位测量中发挥着不可替代的作用。在日常应用中,选择合适的雷达物位计产品,不仅需要了解其基本构成,还应根据不同的工业需求进行优化配置,从而达到佳的测量效果和系统性能。
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。
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物位测量的仪表在选型时,与压力或流量测量等仪表有很大不同。这是因为物位测量的现场情况千差万别,而生产商又很难设计出能满足工况应用的物位仪表。只有充分了解仪表特点及现场应用条件,才能正确选择所需要的产品,同时充分发挥仪表的测量性能。
雷达物位计的回波质量主要受以下因素影响:
1.传播介质的介电常数,该常数越稳定越有利于传播。雷达波是电磁波,电磁波在传播过程中不受传播介质稳定程度的影响,只与其介电常数有关。这是雷达技术与超声波技术的重大区别。
2.被测介质表面状况,表面越平整,其介电常数越大,则越有利于回波反射。
所以考虑现场情况时,应注意这两个方面:
1.天线到被测介质间空气介电常数的分布
2.被测介质的表面状态及其介电常数。
雷达物位计的优点是:不受空气波动影响,随距离衰减小,穿透力强。
雷达物位计的种类及应用:
雷达物位计目前已成为市场上的主流产品,主要分为脉冲雷达物位计和导波雷达物位计。低频脉冲雷达物位计尽管具有价格相对低廉的优点,但在主要应用领域中,属于逐渐被淘汰的产品。
与低频脉冲雷达物位计相比,高频脉冲雷达物位计在应用过程中有以下优点:
1.高频雷达物位计(主要指26GHz和24GHz)具有能量高,波束角小,天线尺寸小,精度高等优点。
2.26GHz雷达波长11mm,6GHz雷达波长50mm,雷达物位计在测量散装料位时,雷达波反射主要来自料面的漫反射,漫反射的强度与物料大小成正比,与波长成反比,而大部份散装料直径远远小于50mm,这就是目前26GHz雷达是测量散装料物位*选择的原因。
3.在一些直径小而高度并不是很高的小型罐的应用中,6GHz雷达天线长(300-400mm)无形中增大了盲区(大约600mm),另外由于6GHz雷达方向性差(开角大)在小罐中会产生多径反射;而26GHz雷达频率高,天线短,方向性好,克服了6GHz雷达的缺点,适用于小罐测量。
4.由于现场环境恶劣,随着时间推移,雷达天线会堆积污物、水汽等,26GHz雷达天线小,附加天线罩可大大改善因污物、水汽造成的影响;6GHz雷达天线大,加天线罩很困难。且仪表较沉重,清理困难。
5.由于26GHz雷达方向性好,很多恶劣工况,可通过简单隔离,将雷达物位计装在容器外进行测量。
导波雷达液位计是采用微波技术来检测料位的高科技产品,该料位仪利用微波具有穿透性好,对恶劣环境及被测物料适应性强等特点,采用世界上*的大规模集成电路,利用雷达原理、数字信号处理技术和傅里叶变换(FFT)技术。采用连续式乍动测量,能测量液体、固体(块状、粉状)料位,具有测距远、精度高等特点。
导波雷达液位计具有低维护,高性能、高精度、高性,使用寿命长等优点。在与电容,重锤等接触式仪表相比较,具有的*性。微波信号的传输不受大气的影响,所以它可以满足工艺过程中挥发性气体、高温、高压、蒸汽、真空及高粉尘等恶劣环境的要求。该产品适用于高温、高压、真空、蒸汽、高粉尘及挥发性气体等恶劣环境。可对不同料位进行连续测量。该仪器主要技术达到或优于国内外同类产品,且安装调试简便,可以单台使用,也可组网使用,可广泛应用于冶金、建材、能源、石化、水利、粮食等行业。
2、导波雷达液位计技术参数:
应 用:腐蚀性液体
测量范围:杆式6米/缆式20米
过程连接:法兰
过程温度:-40~120℃
过程压力: -0.1~2MPa
精 度:±3mm
频率范围:100MHZ~1.8GHZ
防爆等级:Exib IIC T6 Gb
防护等级:IP67
信号输出:4—20mA/HART(两线)
3、导波雷达液位计使用说明:
测量原理
WHRD35防腐导波雷达物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。探头发出高频脉冲并沿缆绳传播,当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收,并将距离信号转化为物位信号。
输入
反射的脉冲信号沿缆绳传导至仪表电子线路部分,微处理器对此信号进行处理,识别
出微波脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成,距离物料表
面的距离 D 与脉冲的时间行程 T 成正比: D=C×T/2 其中 C 为光速
因空罐的距离 E 已知,则物位 L 为: L=E-D
输出
通过输入空罐高度 E(= 零点),满罐高度 F(= 满量程)及一些应用参数来设定,应
用参数将自动使仪表适应测量环境。对应于 4-20mA输出。
测量范围
F---- 测量范围
E---- 空罐距离
B---- 顶部盲区
K---- 探头到罐壁的小距离
顶部盲区是指物料料面与测量参考点之间的小距离。
底部盲区是指缆绳部附近无法测量的一段距离。
顶部盲区和底部盲区之间是有效测量距离。
一、工作原理
JK系列智能雷达液位计是嘉可仪表推出的新一代高性能物(液)位测量解决方案产品。雷达液位计采样方式为非接触式,通过天线系统发射、接收能量很低的微波脉冲,雷达接收到微波脉冲并将其传输给处置电路,处置电路通过智能化的软件识别出正确的回波,距离被测物表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比:
D = C *T/2
其中C为光速,因安装高度(雷达天线到0参考点的距离)E已知,则物(液)位L为:L=E-D
嘉可仪表JK系列雷达液位计种类,主要有缆绳式导波雷达液位计、杆式导波雷达液位计、喇叭口天线型雷达液位计、防腐四氟型雷达液位计、水滴型天线雷达液位计、卫生型平板雷达液位计、PFA桶天线雷达液位计、水利雷达液位计、高温型雷达液位计、高频雷达液位计、调频波FMCW型雷达液位计等。
二、智能雷达液位计产品特点
1、不受温度、压力等外界环境影响;
2、波束小,能量集中,抗干扰能力强,度高;
3、系统设计采用工业级标准芯片,稳定性高,工作温度范围宽;
4、128*64点阵图形液晶,可同时显示水位、流量、累计流量和系统时间;
5、RS485通信接口,可实现数据的远距离传输;
6、软件设计智能化,有多种标准渠型可选,还可对非标准的水槽进行现场组态;
7、集成了温度补偿电路,可消除温度对测量数据的不良影响;
8、精度高、稳定性好;
9、低功耗;
10、主控制器和传感器采用分体式设计,并可按照现场环境改换不同量程的传感器;
11、结构、安装便捷;
12、防潮、防尘、防绣蚀;
13、防雷击、防射频干扰;
三、适用范围
1、水文测量与监控
2、城市及供水系统
3、循环水及污水处置系统
4、工业现场液位、流量的测量与控制