EXL-TCXES3Y2B雷达物位计厂商销售
特殊介质测量的定制方案
高温熔体（＞400℃）测量采用水冷法兰（流量2m³/h）保护传感器，波导延伸管耐温达800℃。强粘附性介质使用自清洁天线，每秒1次的微振动防止挂料。某沥青储罐应用案例中，带刮刀装置的传感器使维护周期从1周延长至6个月。卫生型设计满足3A标准，Tri-Clamp快装接口表面粗糙度Ra＜0.8μm。最新研发的透波窗口材料（如蓝宝石）可测量ε＜1.4的超低介电常数介质。
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1、曲其森 2014年11月9日,导波雷达液位计基本介绍,塔北项目部开发作业部,汇 报 提 纲,一、设备概述,规格型号:TRD33-IBFPSMAVB-L3600 技术参数: 电源:24VDC 输出信号:4-20mA 环境温度:-40-70 工作压力:0-4MPa 通讯接口:HART通讯协议 生产厂家:中环天仪股份有限公司,罗斯蒙特导波雷达液位计是一种智能型液位计，由于其设计合理且适应性强而被广泛应用于炼油化工企业。这种液位计有多种规格形式，主要分为导波杆式、缆绳式两种,一、设备概述,杆式和缆式的区别,汇 报 提 纲,二、结构及工作原理,导波杆长1000mm（即表头法兰距导波杆末端的距离），正压取
2、压口距离导波杆末端100mm，正压取压口距离负压取压口600mm，负压取压口距离表头法兰300mm,1、基本结构,二、结构及工作原理,2、工作原理,导波雷达液位计是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达液位计，雷达液位计的电磁脉冲以光速沿钢缆或探棒传播，当遇到被测介质表面时，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,二、结构及工作原理,2、工作原理,即电磁波由雷达液位变送器天线发射，通过导波体向下传递，到达被测介质表面反射后，再被变送器天线接收。电磁波从发射到接收的时间与到达物位的距离成正比，其关系如下: D=CT/2 式中: D天线到液位的距离； C电磁波传播速度； T电磁波运行时间。 因空罐的距离E已知，则液位L为:L=E-D,汇 报 提 纲,三、设备使用的优缺点,汇 报 提 纲,四、运行维护重点注意事项,检查灌顶雷达液位计的油位满高设定值与PLC程序中液位设定值是否一致； 要检查雷达液位计自身显示是否有问题，通过计算，如果核对油罐即时液位值所输出的即时电流值不准确，就说明雷达液位计本身是存在问题的，就要对其进行其他内部参数设定进行深层次的检查； 检查信号传输线是否有问题,汇 报 提 纲,五、常见故障判断及处理措施,汇报结束， 敬请各位领导批评指导
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。
目前，海上平台常用的液位测量仪表主要有导波雷达液位计、喇叭口雷达液位计等几种测量方法。每种测量方法价格差异较大，且都有一定的适用范围和条件。其中一些仪表虽然本身适用粘度范围有限，但是经过处理或者设计后，也可以获得更广泛的适用粘度范围，从而避免了选择价格更高的测量仪表。通过对海上平台常用液位测量仪表进行详细研究，通过合理化选型，一方面实现了佳的测量效果，另一方面有效地减少了工程投资。
1、导波雷达液位计
导波雷达也称时域反射或微功率脉冲雷达，安装在储罐或旁通管的顶部，有杆式和缆式两种形式，考虑到受罐顶安装空间的限制，海洋平台一般选用导波缆配重锤的形式。低能脉冲微波以光速沿导波杆/缆向下发送，在导波杆/缆与液位（空气/液体界面）的交点处，有相当大比例的微波能量通过导波杆/缆反射回变送器，变送器对发射信号和接收的回波信号之间的时间差进行测量，然后板载微处理器利用公式:距离=（光速×时间差）/2，即可实现对液面上方高度进行计算，从而得出罐内液位值。
导波雷达液位计通过在导波杆/缆上进行涂层处理，通过软件滤除油膜覆盖造成的干扰的方式，部分产品可以实现8000cp及以内粘度范围总液位的测量。在粘度较大工况下，不建议使用导波管进行限位。
优点:对波动较大介质的测量更稳定，不受介电常数高低的限制，信号相对稳定。
缺点:安装维护不太方便，有时需要在罐体加装导波管。
2、喇叭口雷达液位计
喇叭口雷达液位计是利用超高频电磁波经天线向被探测容器的液面照射，当电磁波碰到液面后反射回来，仪表检测出发射波及回波的时差，从而计算出液面高度。由于喇叭口雷达天线与被测介质互不接触，所以可以有效避免高粘工况对测量的影响，理论上不受介质粘度的影响。
优点:精度较高，采用非接触式测量，不受介质粘度的限制，体积较小，安装方便。
缺点:天线容易沾上测量介质、结晶或水蒸气，需要进行定期检查和清理。为避免漂浮物影响测量结果，需要在罐体加装导波管。
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1、特点:
< 采用的非接触式测量
< 采用其稳定的材料制造
< 测量物体、固体介质的物位
< 可以测量介电常数＞1.8的介质
< 测量范围0…20m(可以扩展到35米)
< 采用两线制、回路供电的技术，供电电压和输出信号通过一根两芯电缆传输
< 4…20mA输出或数字型信号输出
< 分辨率1mm
< 不受噪音、蒸汽、粉尘、真空等工况影响
< 不受介质密度、粘稠度和温度的变化的影响
< 过程压力可达4MPa
< 过程温度可达250℃
基本参数
产品名称
智能高频雷达物位计
产品型号
YLPS系列
测量范围
6、10、15..70、80m
供电电源
DC24V（*标配）/ AC220V
输出信号
4-20mA（*标配）/ Hart通讯 / RS485 Modbus通讯
防爆等级
Exia IlC T6 Ga / Exd ia lIC T6 Gb
防护等级
IP67 / IP68
安装方式
螺纹 / 法兰
2、YLPS6系列智能雷达液位计仪表参数（*新款）:
（1）YLPS6805型技术参数:
应 用: 各种腐蚀的液体
测量范围: 10米
过程连接: 螺纹、法兰
介质温度: -40～130℃
过程压力: -0.1～0.3MPa
精 度: ±5mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/ Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
（2）YLPS6806型技术参数:
应 用: 耐温、耐压、轻微腐蚀的液体
测量范围: 30米
过程连接: 螺纹、法兰
介质温度: -40～130℃ / -40～250℃
过程压力: -0.1～4.0MPa
精 度: ±3mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
（3）YLPS6807型技术参数:
应 用: 卫生型液体存储容器、强腐蚀性容器
测量范围: 20米
过程连接: 法兰
介质温度: -40～150℃
过程压力: -0.1～0.1MPa
精 度: ±3mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
（4）YLPS6808型技术参数:
应 用:固体料、强粉尘、易结晶、 结露场合
测量范围: 70米
过程连接: 万向法兰
介质温度: -40～130℃ / -40～250℃
过程压力: -0.1～0.1MPa
精 度: ±15mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
（5）YLPS6809型技术参数:
应 用: 固体颗粒、粉料
测量范围: 液体 30米/ 固块 20米/ 固粉 15米
过程连接: 螺纹、法兰
介质温度: -40～250℃
过程压力: -0.1～4.0MPa (平板法兰)、-0.1～0.1MPa（万向法兰）
精 度: ±10mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
（6）YLPS6810型技术参数:
应 用: 固体料、强粉尘、易结晶、 结露场合
测量范围 : 80米
过程连接: 万向法兰
介质温度: -40～130℃ / -40～250℃
过程压力: -0.1～0.1MPa
精 度: ±15mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
（7）YLPS6PB型技术参数:
应 用: 强腐蚀性液体，有搅拌工况可以用
测量范围 : 40米
过程连接: 法兰（小DN50）
介质温度: -40～130℃ / -40～250℃
过程压力: -0.1～1.6MPa
精 度: ±5mm
防护等级: IP67
频率范围: 26GHz
防爆等级: Exia ⅡC T6 Ga/Exd ia IIC T6 Gb
信号输出:4...20mA/HART(两线/四线)/RS485/Mod bus
雷达物位计原理专门针对固体物料仓（包括粉矿仓）物位测量难的问题自主研发的一款抗干扰强、工作稳定的调频雷达物位计。适用于仓内结构复杂（含有不可移除的障碍物）、仓内粉尘较多、物料反射弱等工况恶劣的现场。DF-6201雷达物位计各项均已达到了同类产品的*水平，在工况恶劣的现场测量效果更佳
雷达物位计原理采用调频连续波（FMCW）原理，利用发射信号与接收信号之间的频率差来确定目标距离。基于FMCW原理的雷达物位计连续处理回波信号，所以在物位测量的准确性、及时性以及稳定性效果更佳。根据多个现场的数据采集以及实验，我们制作了功能完善的数据处理算法，建立了的数学模型。可根据现场仓内的实际情况采集相应的数学模型，让雷达物位计更适应现场物位的测量。
产品特点
1、业内商品化X波段固体雷达物位计。X波段雷达兼顾穿透能力、抗*力、测量精度以及反射特性等综合性能，被广泛应用于世界范围内*的军事雷达技术中。大波束角检测技术的突破使该技术得以从以往的高精度液位测量领域拓展到高性能固体物位测量领域。
2、量程150m，盲区0米，精度5mm，重复性0.5mm，分辨率0.3mm。
3、具有标准料位、zui高料位、zui低料位、平均料位，智能料位共5种料位检测模式供用户选择，可对料仓位进行更全面的监测。
4、操作使用其便捷。可以通过红外遥控器、HART手持器、HART总线等手段对仪表进行本地及远程设置及调试，并有高度智能化的设置向导功能，引导用户在5分钟之内即可完成对仪表的参数设置。
四、性能
波束角:18°
量程: 150m
盲区: 0m
精度: ±5mm
重复性: 0.5mm
分辨率: 0.3mm
输出信号:4-20mA/HART，开关量输入或输出
电源:220V 50Hz
适应温度: -40～65℃
五、产品应用
广泛的用于工业中固体料位的测量。对于度粉尘及料仓内存在多种影响测量的干扰因素工况有很好的测量效果。
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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。
工业环境中的抗干扰设计
工业现场存在蒸汽、粉尘等干扰因素，雷达传感器通过频率调制（FMCW）和数字滤波技术增强信噪比。某水泥厂应用案例表明，80GHz传感器在粉尘浓度100g/m³时仍保持检测，而26GHz型号已出现信号衰减。双雷达互补系统可消除搅拌器叶片造成的虚假回波，检测准确率提升至99.5%。自适应算法能自动识别并屏蔽固定障碍物（如扶梯）的干扰反射，安装灵活性提高30%。EMC设计满足工业4级标准，可抵抗1kV/1MHz高频干扰。