TKWL1102雷达液位计产地货源
雷达物位传感器的测量原理
雷达物位传感器基于时域反射（TDR）原理，通过发射26GHz或80GHz高频电磁波并计算回波时间差实现物位测量。电磁波在空气中传播速度接近光速（3×10⁸m/s），1ns的时间分辨率对应15cm的测量精度。某石化储罐实测显示，80GHz传感器对ε=1.8的柴油测量误差仅±2mm，比超声波传感器精度提高5倍。最新相位干涉技术可识别0.1°的相位变化，将分辨率提升至0.1mm级。传感器通常采用FFT算法处理回波信号，能在-40～200℃环境稳定工作。
导波雷达液位计的技术参数如下:
精度 液体:量程小于15m时，±5mm；量程大于15时，测量值5mm±0.05%
温度 飘移 0.01%/℃，重复性 2mm，介质温度 -50～250℃，法兰温度 -30～200℃/-30～150℃，防爆型环境温度 -30～60℃/-30～55℃，防爆型耐压 40bar，表头显示 LCD，可选标准输出 4～20mA/HART，故障诊断输出 22mA，供电 18～35VDC/ 小于28VDC，防爆型外壳材料 铸铝还氧涂层，防护等级 NEMA(IP65)，防爆 ATEX II 1G 或II 1/2 D T 100℃ EEX ia II C T6...T3或EEX ia II B T6...T3，重量 2Kg(无探头)
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WP-RD700系列导波雷达物位计
测量原理>>
导波雷达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。
B:盲区 F:大量程 E:满仓 D:空高 L:物料高度
★注:使用雷达物位计时，务必使高料位不能进入测量盲区
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。
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HD-D800雷达液位计
过滤水是指在工业生产中经过滤装置处理后的水，其水质通常较为清澈，但含有一定量的悬浮物和溶解物质。这些物质的存在会对液位测量造成一定的影响。因此，选择合适的测量方法和设备对于测量的准确性和稳定性。
而HD-D800雷达液位计是一种非接触式液位测量仪表，通过发射微波对介质表面进行探测，根据微波的反射和传输时间计算出液位高度。
HD-D800雷达液位计具有以下优点:非接触式测量:可避免与介质直接接触，降低了对介质的污染风险。精度高:由于采用高频电磁波进行测量，测量精度高，误差小。稳定性好:受介质物性、压力、温度等因素的影响较小，性能稳定。适用范围广:可用于各种液体介质的液位测量，包括腐蚀性、易燃易爆等介质。
从本文中可以看出HD-D800雷达液位计作为一种非接触式液位测量仪表，在过滤水测量中具有广泛的应用前景。其具有精度高、稳定性好、适用范围广等优点，可满足各种复杂环境下液位测量的需求。
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。
导波雷达液位计主要由雷达变送器、过程密封件和导波杆三部分组成。表头内部安装雷达变送器，采用一次压铸成型的双室结构，带LCD显示，大多数情况下可以向任意方向旋转，便于现场观察。根据不同的环境条件选择相应表头材质，常规条件下可以选择聚氨酯涂层，沿海地区可以考虑316ss等耐腐蚀性不锈钢。导波杆共分为两 类五种，即硬杆类，包括同轴、单杆和双杆三种;软缆类，包括单缆和双缆两种。
导波雷达液位计配备不同的探头，以满足各种应用要求。硬杆类导波雷达液位计测量范围较小，制造商推荐可选范围一般在0~6m，而软缆类导波雷达液位计测量范围较大，制造商推荐可选范围通常在0~50m内，甚至可以达到80m，所以导波杆长度可根据测量要求，自由定制选择。
硬杆类中的单杆式探头能量传输效率较低，外界干扰敏感，是受物体接近程度影响较大的探头，应避免靠近干扰物安装，如设备内壁或容器内构件等。适合测量小量程的液体和粉末状或小颗粒固体料位。
同轴式探头能量集中在小口径的金属管内，能量传输效率高，不受液面湍动的影响，抗干扰能力强，安装空间要求低，可以近容器内金属构件安装或者与其他物位仪表装在同一旁通管内，且不会相互影响。其结构特点决定了其更适用于低黏度的清洁介质，介电常数液体或界位测量，而在挂料和结晶的应用场合容易产生测量误差，因此不适用高黏度的、易挂料、易结垢的场合的物位测量，如重油型加工处理装置中的原料罐、地下污油罐等。
软缆类中的单缆式探头底部配有重锤，主要用于测量大量程的液体和固体料位。硬杆类型中的双杆、软缆类型中的双缆与单杆、单缆相比，增加为平行双探头，导波雷达液位计能量集中在两个探头之间，测量能力，抗干扰、抗黏附能力高于单探头，灵敏度低于同轴探头。
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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。
雷达是利用电磁波传播过程中折射性和性而研发的一种空间测距电子仪器，初用于国防及航空导航。随着科学技术的推广，雷达逐渐用于工业和民用领域，并衍生出众多型号产品，应用于工业生产中液位测量的雷达液位计就是其中的一类。
雷达液位计测量原理
雷达液位计的测量原理和军工中的雷达一样，都是通过电磁波的直线传播特性测量周围空间的净空距离，即被测物体距离雷达的直线空间距离，具体到工业生产中就是液体的液面到雷达天线的空高。通过对雷达液位计组态可设定雷达天线到容器底部的垂直距离，根据已经测得的液面空高就可计算出液体的液位高度。
测量原理公式为H=L-CT/2
C为电磁波的波速即光速， T为电磁波从发射到接收所用到的时间，L为雷达天线距离容器的低端的垂直高度，H为被测液体的高度。
工业中的液位检测不同于军工航空动辄几十上百千米的空间测距，生产中的液位检测距离都较小，高范围的储罐液位检测也就一二十米的垂直高度，这样的距离空间相对于光速传播的电磁波来说可以忽略不计，于是上述的测量方式很难实现，因为人类无法制造出不用时间的电路处理仪表。
为使雷达测距应用于工业中的液位检测，生产厂商使用了高频的无线电波，使用线性调频连续测距的方法，让天线发射的电磁波的频率随着时间进行改变，接收器接收到的反射电磁波频率与此时的天线发射频率是不同的，通过计算两者的频率差，换算得出电磁波在空间传播的时间，从而能够计算出被测液位的高度。雷达液位计的构造
不同厂商所生产的雷达液位计形式各异，但总体的部件大体是一致的，其主要包括电路部分（雷达波发生器、信号检测、信号处理），天线及接收器和安装附件表体三大部分。根据天线的不同，雷达液位计可分为导波雷达和普通雷达两大类型。
导波雷达液位计
导波雷达是在电磁波发射器的下方安装了一个金属导波体，让高频的无线电波沿着金属体垂直向下传播，当电磁波碰到被测物质的液面时，电磁波会在接触面反射，沿着波导体垂直的返回到雷达液位计天线内部的接收器中，然后处理电路进行分析计算，得出被测液体的液面高度。根据金属导波体的不同，导波雷达又分为缆式和杆式两大类。
缆式导波雷达的导波体为一个柔性的不锈钢金属绳，其末端栓一金属重物，以金属绳在被测液体中垂直的伸入到容器底部，金属绳在使用中漂浮摆动而弯曲。这样结构的雷达液位计主要用于底下罐、零位罐等地面以下的液位测量中。
杆式导波雷达的波导体根据导波杆及天线的不同又分为很多种，有金属杆式的导波雷达，有通过金属管的喇叭天线式的导波雷达，有带有旁通测量筒的导波雷达。这些导波雷达主要用于高出地面的储罐液位测量或生产设备塔器储罐可以侧装旁通管的液位测量。 西安赛谱自动化仪表技术有限公司
普通雷达液位计
普通雷达液位计的天线，只是一个电磁波的发射接受装置，其电磁波发射后通过气相自由传播，由于雷达液位计电磁波为高频的微波信号发散传播性差，而且被测液体距离雷达液位计的高度小，其电磁波传播过程可看成垂直传播，因此这种雷达液位计满足液位测距要求。相对于导波雷达少了导波体节省费用方便安装，在储罐等较高液位测量中得到大量的应用。
根据天线的不同生产厂商制作了不同型号的雷达液位计，以适应不同工况环境。厂里使用的普通雷达液位计的天线有喇叭口、水滴形（防液体挥发凝结）、偏心型（防多重反射电磁波干扰）、宽口喇叭口（防气相介质衰减电磁波）四种类型。
电路处理部分
根据 雷达液位计处理电路的复杂程度，雷达液位计分为单路测量的普通模式和多重处理信号的总线模式。多重信号处理不仅能处理雷达电磁波测距的液位信号也可处理热电阻的温度测量信号，并可通过总线的方式把多台雷达液位计连接起来，通过一根总线远传到控制室内。适用于储罐众多布分散的大中型储罐系统的液位测量，节约了传输线缆的铺设和费用。
雷达液位计故障分析及处理
雷达液位计从测量原理上看是一种高精度的测距仪表，雷达液位计制造厂商也大肆介绍雷达液位计的优点，如可用于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，可对不同料位进行连续测量，但实际使用中雷达液位计常出现很多问题甚至失灵无法使用。
雷达液位计电磁波选取依据
由雷达液位计的测量原理可见，雷达液位计测量过程中的核心是电磁波传播过程中频率波的改变范围，因此天线所接受的雷达波的频率，是液位测量的关键依据。
雷达液位计在使用中天线到被测液体的液面的空间净空中，充斥着各种频率的电磁波，这些电磁波大部分都会通过各种反射、折射传播到天线内部的接收器中，因此雷达液位计的接收器接收到的电磁波是一系列的大量的不同频率的电磁波。
怎样从这杂乱的电磁波中选出真实的液面反射来的电磁波，是雷达液位计能否准确测量液位的关键，这就需要一个选频电路。选频电路选择的依据是根据接受到的电磁波的能量来进行衡量。
电磁波在传播过程中受气相介质，被测介质的反射折射，金属容器壁等物质的碰撞吸收，能量会不断减弱，反射的次数越多能量损失越大，经过的距离越长能量损失越大。由于电磁波是垂直于被测液体的液面发射，其电磁波在被测液面的反射率大（折射率小），可近似为全反射，其在被测液体液面的能量损失，是电磁波回波损失小的。垂直于被测液面的空间距离是电磁波传播中短的距离，这个反射的电磁波在气相空间传播中能量损失也是小的，由此两点被测液位反射回来的电磁波的能量是电磁波频谱中大的，由此雷达液位计的选频电路得出被测液体的空高，从而计算得出被测液体的高度
雷达液位计使用中的问题
雷达液位计电磁波选频可以知道，返回接收器的电磁波的能量大小是雷达液位计选用电磁波频率的依据，从而决定着雷达液位计测量的准确性。如果正常使用中，被测液体所反射的电磁波的能量不是高的电磁波，那么雷达液位计就会选用其他的不真实的电磁波频谱，此时就会造成被测液位失真。
造成这种现象的原因，大体可以归为以下几点:
一、被测液体与雷达天线之间的净空中有较大面积的反射物，致使电磁波在到达液面之前被反射。造成这种现象的原因主要为:
1、被测容器内部有搅拌器、加热盘管、管线等金属物体，如果这些金属体裸露在被测液体的外部，而且正处于电磁波垂直传播的方向，如搅拌机旋转中的浆液转动，就会造成电磁波被提前反射回来，而造成被测液位偏高。
2、雷达液位计安装地点距离容器壁太近或不垂直与被测液面，使电磁波在传播中照射到容器内壁而提前反射回来；电磁波在被测液面反射过程中没有原路返回（斜射时），致使雷达液位计检测不到反射电磁波；液面反射的电磁波经多重反射能量损失过多，而没有被选频电路选中，以上多种情况造成雷达液位计测量失真。
二、波导体（绳缆、杆）上有挂料，电磁波沿着波导体传播中，在没有到达液面前遇到波导体上面的挂料而反射回来，产生虚假液位。安装的波导管不垂直与雷达液位计，造成电磁波斜射到波导管的内壁，而产生如同容器内壁一样的反射或多重反射而使测量失真。
三、被测液体与雷达天线之间的净空中，气相介质蒸汽浓度太大，致使电磁波在空间传播中，能量损失太大，甚至反射波根本到达不了雷达液位计的接收器。
被测液体有加热要求，上部安装搅拌机的情况下尤其严重，由于被测液体在加热搅拌中不断有蒸汽挥发，会造成液面以上的空间中充满了高浓度的介质蒸汽，其微小的液体颗粒不仅对电磁波产生漫反射而且会吸收大量的电磁波能量，使电磁波出现很大衰减，造成雷达天线无法接受回波信号。
被测液体中含有水份时，挥发的水蒸气对于电磁波的吸能更加严重。由于水汽具有易冷凝的特性，气相空间含有的水汽在罐顶罐壁附近会逐渐冷凝，积聚在一起形成较大的水汽滴，充斥在液位上方的空间里，对于电磁波具有强烈的吸能作用，致使电磁波的能量衰减过大无法到达雷达接收器，造成雷达液位计彻底失去工作能力。
四、雷达液位计天线附着赃物，致使电磁波刚刚发射出就被反射回来，甚至根本发射不出去。这样的状况即使使用防凝结的水滴形天线，也无法避免雷达液位计的突然失灵。
雷达液位计天线附着赃物是被测介质挥发的升级加重，被测液体净空中大量充斥着气相蒸汽，其会附着在雷达液位计的天线上，是易冷凝的高粘介质，雷达液位计安装在储罐顶部温度较低，挥发的介质蒸汽易在雷达天线上凝析附着，造成电磁波发射困难，情况严重时介质甚至在天线上结焦，损坏天线。
同样被测介质含有水份时，水汽易在天线上附着，致使电磁波发射不出去，使雷达液位计彻底失灵。
五、雷达液位计电路中的保护措施。雷达液位计是一种高科技的测量仪表价格昂贵，处于对仪表本身防护的需要，制造厂商普遍在电路中设置了很多保护措施，如超温保护、低电压保护，高液位保护，运行故障保护以及数据保持，错误锁定等液位检测防护措施。这些防护措施在日常使用中，如果雷达液位计出现问题，保护就会动作，造成雷达液位计停止工作，此时需要查找故障原因，清除恢复后雷达液位计才能正常使用。防护功能随厂商不同而设置，集成度高的防护措施多。如总线式的多功能雷达液位计，其本身的防护措施就多，日常维护要熟悉。