脈沖導波雷達物位-雷達物位計原理      概述

脈沖導波雷達物位-雷達物位計原理因其特殊的非接觸式測量特性，可對有污染性和腐蝕性的介質(zhì)進行準確的測量,其穩(wěn)定和準確的表現(xiàn)也同樣體現(xiàn)在復雜的測量環(huán)境下。輸出的4~20mA信號可以提供遠端控制,采用了*的微波技術(shù)和Echo-tech回波處理技術(shù)以適應各種工況。脈沖的工作方式可測小介電常數(shù)介質(zhì)，并安全適用于各種金屬，非金屬容器內(nèi),對人體及環(huán)境無傷害。

脈沖導波雷達物位-雷達物位計原理應 用 可測固體和液體介質(zhì)。適用于各種復雜測量，如小介電常數(shù)介質(zhì)，腐蝕性工況，粉煤灰等顆粒狀介質(zhì)，以及揮發(fā)腐蝕性液體介質(zhì)測量范圍 0~35米過程連接 法蘭(DN50,DN80,DN100,DN150) 螺紋(G 11/2 , 11/2NPT) 過程溫度 -40~250℃ 過程壓力 -1.0~40bar 精 度 < 0.1% 滯 后 0.2秒采 樣 回波采樣 55次/秒分 辨 率 1 mm 頻率范圍 6.8GHz 專業(yè)等級 EXiaIICT6 防護等級 IP68 信號輸出 4…20mA/Hart 兩線天線材質(zhì) 316不銹鋼 PP/PPFE 外殼材質(zhì) 鋁/ABS+PC 電 源 電源：24VDC（±10%）；波紋電壓：1Vpp; 耗電量：zui大22.5mA 環(huán)境溫度 -40~80℃ 環(huán)境壓力 -1~40bar 外殼防護 IP68 雷達料位計是利用回波測距原理。發(fā)射天線向被測目標發(fā)射微波，被測目標的微波被接收天線接收，信號處理器將發(fā)射信號與接收信號比較，計算出被測距離，并可算出相應的物位值?！　∥⒉}沖來回傳播時間t由下式?jīng)Q定：　　t= (1) 　　式中a—天線到被測目標的距離　　c—微波傳播的速度（光速）　　由于微波在傳播途徑上有衰減和干擾反射，故測量的關(guān)鍵是要能接收到反射回波，并識別出有效回波。接收的回波能量Pk可用簡化的雷達方程表示如下：　　Pk=Pτx C x GiGtGr/r4 (2) 　　式中： Pτ—天線輻射功率　　C --- 經(jīng)驗系數(shù)，由經(jīng)驗決定　　Gi--- 由目標表面介電特性及面積決定的反射增益　　Gt，Gr—天線發(fā)射和接收效率　　r—天線與目標間的距離　　從式（2）知：接收的回波能量大小與天線的發(fā)射和接收效率以及天線輻射功率有關(guān)，故雷達料位計的天線設(shè)計和形狀很關(guān)鍵關(guān)鍵，現(xiàn)有的天線除號角天線（喇叭口）和棒狀天線外，還有平面天線和拋物面天線，為用于介電常數(shù)較小的物料，將纜繩作為天線或安裝導波管，纜繩和導波管一直延伸到庫或倉底，由此來傳遞發(fā)送和接收的電磁波，增強了回波的信號?！　氖剑?）還知：接收的回波能量大小與物料表面的介電特性有關(guān)，介電常數(shù)ε高，反射率高，得到的回波強度也高；介電常數(shù)ε低，物料會吸收部分微波的能量，回波強度也較低。通常要求被測物料的介電常數(shù)ε：液體為ε>1.8固體ε>2.5， 水泥廠固體ε>2.5，水泥的介電常數(shù)ε為3?！　≡谒喙S，各種固體物料儲存在庫或倉里，都存在物料的安息角，回波反射也會象超聲波一樣存在漫反射，產(chǎn)生干擾回波和假回波，通過軟件可排除干擾回波和假回波，但有效回波強度會減少很多，故設(shè)計選型時，要考慮衰減，選量程要留有一定的余量?！　∪?雷達料位計的選型　　1．脈沖型和調(diào)頻連續(xù)波雷達　　用于測物位的雷達料位計通常分為兩類：脈沖型雷達(Pulse)和調(diào)頻連續(xù)波雷達（FMCW）。在過程監(jiān)測場合主要選用脈沖型雷達，由于其頻率較低（6.3GHz），并且在天線結(jié)構(gòu)設(shè)計時充分考慮了冷凝、積料等影響，還能利用超聲波料位計中的回波信號處理，在有攪拌器等復雜工況中也能識別有效回波，價格相對也較便宜，故在水泥行業(yè)中主要采用了以VEGA公司為代表的VEGAPULS型脈沖型雷達和E+H的Micropilot M FMR型，調(diào)頻連續(xù)波雷達由于發(fā)射功率大，量程大，價格也有較大下降，而且可靠性高，故zui近在水泥行業(yè)已較多采用了以SIEMENS公司為代表的LR型調(diào)頻連續(xù)波雷達?！　?．顆粒狀物料的選型　　在水泥廠原料大多是顆粒狀物料，少數(shù)是塊料，如石灰石、原煤、頁巖等，其半成品熟料也是顆粒狀物料，儲存在庫或倉里，都存在物料的安息角，但也有反射介面。根據(jù)入料和卸料所形成的物料安息角和表面情況，在確定有效量程后，建議采用非接觸型的雷達料位計，即帶有棒形或號角形天線的料位計。如用接觸型的雷達料位計，會產(chǎn)生對纜繩較大的下拉力，造成事故。根據(jù)水泥廠信息反饋，號角形天線的料位計回波更強，精確度更高（±0.2~±1% F.S）,常用型號為PULS54或SITRANS LR400。 　　3．粉狀物料的選型　　在水泥廠和粉磨站水泥庫一般有4~8個，在水泥廠還有生料均化庫和粉煤灰?guī)欤@些物料全是粉料，非常難測其料位。在庫里的粉料表面非常疏松，微波反射相當困難，為此建議采用接觸型雷達料位計,也可選用大的法蘭的帶有號角天線的非接觸型雷達料位計，較典型的產(chǎn)品有VEGA-FLEX52K和E+H的FMP40纜式雷達料位計，它實際上是把纜繩既當天線又作導波管，合二為一，微波脈沖從探頭發(fā)出后沿纜繩傳播，當脈沖遇到物料表面時會被反射回來，其量程可達35m，被測物料的介電常數(shù)εzui低為1.6,另外纜繩的耐磨和忍受的zui大下拉力，能滿足水泥廠各類粉料庫的檢測要求。目前已有許多水泥廠用纜式雷達料位計測量水泥庫和粉煤灰?guī)斓牧衔?，取得較好的效果，如海螺荻港、浙江三獅、陜西耀縣、甘肅祁連山等水泥廠。由于均化庫的工況復雜，建議采用VEGA-PULS68或西門子的產(chǎn)品，型號為SITRANS LR400，24GHz，量程zui大為45m，四線制?！　?．二線制　　目前使用的雷達料位計大多是一體化的產(chǎn)品，由二線制供電，可直接接控制系統(tǒng)的模塊，輸出4~20mA的模擬信號，可節(jié)省大量電纜；同時還提供HART數(shù)字信號和各種協(xié)議的現(xiàn)場總線的數(shù)字通信功能，和計算機監(jiān)控系統(tǒng)連接非常方便，既可在現(xiàn)場調(diào)試；也可用PC 機在控制室調(diào)試，如組成FCS系統(tǒng)還可在操作員站調(diào)試?！　∷模?結(jié)論　　水泥廠的物位測量是水泥生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)一個重要組成部分，雷達料位計的應用解除了人們對水泥廠的物位測量的疑慮，現(xiàn)有雷達料位計在品種、精確度、標準材料、耐壓、耐高溫、專業(yè)等方面都能滿足水泥廠檢測和控制的要求。