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直徑為42m 的沉降槽是我廠氧化鋁拜耳法生產(chǎn)工藝流程中的一個重要設(shè)備。由于其直徑巨大，液位控制要求非常準(zhǔn)確才能滿足各項(xiàng)工藝技術(shù)指標(biāo)要求， 因此， 對其液位測量的度提出很高的要求。沉降槽內(nèi)介質(zhì)的工況比較復(fù)雜，環(huán)境溫度高，蒸汽密度大，腐蝕性強(qiáng)，結(jié)疤現(xiàn)象嚴(yán)重，加之介質(zhì)密度不恒定，導(dǎo)致傳統(tǒng)的儀表（如吹氣式液位計(jì)和超聲波液位計(jì)）無法正常測量。直到采用了江蘇久久儀表有限公司生產(chǎn)的型號為FMR23 l的雷達(dá)液位計(jì)， 又稱微波物位測量儀， 問題才得到較好的解決。本文將詳細(xì)介紹雷達(dá)液位計(jì)的原理、

特點(diǎn)及應(yīng)用。

l 雷達(dá)液位計(jì)的原理

1．1雷達(dá)液位計(jì)的構(gòu)成

雷達(dá)液位計(jì)是一種“俯視式”時間行程測量系統(tǒng)， 所采用的是非接觸式模式，測量由傳感器探頭到介質(zhì)表面的距離， 不同的距離對應(yīng)不同的液位。它主要由電源、天線、收發(fā)收裝置、信號處理器、操作面版、顯示、報警等幾部分組成。

1．2 雷達(dá)液位計(jì)的工作原理

發(fā)射一反射一接收是雷達(dá)液位計(jì)的基本工作原理。雷達(dá)傳感器的天線以波束的形式發(fā)射zui小為5．8GHz的雷達(dá)信號， 發(fā)射波在被測物料表面產(chǎn)生反射， 反射回來的回波信號仍由天線接收。發(fā)射及反射波束中的每一點(diǎn)都采用超聲采樣的方法進(jìn)行采集。信號經(jīng)智能處理器處理后，得出介質(zhì)與探頭之間的距離， 送終端顯示器進(jìn)行顯示、報警、操作等。微波測距示意圖如圖2。圖中：E為

空槽（罐）的高度；F 為滿槽（罐）的高度：D為探頭至介質(zhì)表面的距離；L為實(shí)際物位。

 

雷達(dá)脈沖信號從發(fā)射到接收的運(yùn)行時間與探頭到介質(zhì)表面的距離D 成正比， 即：

D=ct／2

式中：t為脈沖從發(fā)射到接收的時間間隔；C為波形傳播速度。因空槽距離 已知，故實(shí)際物位的距離三為：

L=E-D

式中：E的基準(zhǔn)點(diǎn)是過程連接的底部。

一束雷達(dá)波的發(fā)射時間為lns，每隔277ns天線系統(tǒng)發(fā)射一束脈沖信號，脈沖波束的頻率為3、6MHz。

在發(fā)射的時問間隔里， 天線系統(tǒng)作為接收裝置使用。儀表分析、處理運(yùn)行時問小于十億分之一秒的回波信號， 并在瞬間進(jìn)行分析處理。

雷達(dá)傳感器利用特殊的時間間隔調(diào)整技術(shù)將3 600000／s回波信號進(jìn)行放大 定位，然后進(jìn)行分析處理， 因此雷達(dá)傳感器可以在0．1s內(nèi)分析處理這些被放大的回波信號， 而無須像其它雷達(dá)測量技術(shù)（如FMCW）那樣，要花費(fèi)很多時間來分析頻率。

2 雷達(dá)液位計(jì)的特點(diǎn)

雷達(dá)液位計(jì)zui大的特點(diǎn)是在惡劣條件下功效顯著。無論是有毒介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)， 還是固體、液體或粉塵性、漿狀介質(zhì)，它都可以進(jìn)行測量。探頭幾乎不受溫度、壓力、氣體等因素的影響（500℃時影響僅為0．018％，50bar時為0．8％）。

在測量方面，具有以下特點(diǎn)：（1）連續(xù)準(zhǔn)確地測量。（2）對干擾回波具有抑制功能。（3）準(zhǔn)確安全， 節(jié)省能源。微波幾乎不受干擾，在真空、受壓狀態(tài)下都可進(jìn)行測量， 而且極其準(zhǔn)確安全， 可靠性強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中， 雷達(dá)液位計(jì)的發(fā)射功率特別小， 通過金屬容器外壁就可將雷達(dá)信號*屏蔽。雷達(dá)液位計(jì)所采用材料的化學(xué)性、機(jī)械性都相當(dāng)穩(wěn)定， 且材料可以循環(huán)利用，環(huán)保功效。（4）無需維修且可靠性強(qiáng)。雷達(dá)液位計(jì)的測量部分無可動部件， 且沒有磨損，與測量介質(zhì)不直接接觸，幾乎可以被應(yīng)用于各種場合。由于材料的使用， 對情況極其復(fù)雜的化學(xué)、物理?xiàng)l件都很耐用，可以提供準(zhǔn)確可靠、長期穩(wěn)定的模擬量或數(shù)字量的物位信號，且輸出信號在任何時間都可重復(fù)。（5）維護(hù)方便，操作簡單。雷達(dá)液位計(jì)具有故障報警及自診斷功能。根據(jù)操作顯示模塊Vu3 30提示的錯誤代碼分析故障， 及時確定故障予以排除，使維護(hù)校正更加方便、準(zhǔn)確，保障儀表的正常運(yùn)行。（6）適用范圍廣， 幾乎可以測量所有介質(zhì)。從槽罐體的形狀來說， 雷達(dá)液位計(jì)可以對球罐、臥罐、柱形罐、圓柱椎體罐等的液位進(jìn)行測量；從罐體功能來說，可以對儲罐、緩沖罐、微波管、旁通管中的液位進(jìn)行測量；從被測介質(zhì)來說，可以對液體、顆粒、料漿等進(jìn)行測量。

    雷達(dá)信號是一種特殊形式的電磁波， 其物理性能與可見光相似。雷達(dá)信號能否被反射，取決于2個因素：被測介質(zhì)的導(dǎo)電性及被測介質(zhì)的介電常數(shù)。所有導(dǎo)電的介質(zhì)都能很好地反射雷達(dá)信號，其傳感器可以測量所有介電常數(shù)大于1．5的介質(zhì)（空氣的介電常數(shù)=1）。介質(zhì)的導(dǎo)電性越好， 或介電常數(shù)越大， 回波信號的反射效果越好。即使介質(zhì)的導(dǎo)電性不是很好，也能被準(zhǔn)確測量。

3 雷達(dá)液位計(jì)的應(yīng)用

3．1安裝注意事項(xiàng)

（1）天線應(yīng)平行于測量槽壁，以利于微波的傳播。

（2）安裝位置距槽壁距離應(yīng)大于30cm， 以免將槽壁上的虛假信號誤做回波信號。但也不能裝在中心位置， 以避免產(chǎn)生相干波，影響測量結(jié)果。

（3）盡量避開下料區(qū)、攪拌器等干擾源， 使波束范圍內(nèi)無固定物，提高信號的可信度。

（4）接管直徑應(yīng)小于或等于屏蔽管長度（100mm或250mm）。

3．3參數(shù)設(shè)定

VU330上有+、-、V、H4個鍵可以很方便地進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。取V0H1=空槽參數(shù)E（6.2m）；VoH2=滿槽參數(shù)F （5．8m）。其技術(shù)選擇參數(shù)A有4個范圍，在V H 中進(jìn)行選擇：O：0～7m，適用于液位變化緩慢的槽子；l：0～1．5m， 適用于液位變化較快的小槽子：2：0～7m， <l 0，適用于非導(dǎo)電介質(zhì)（如汽油）的液位測量；3：0—20m，適用于在大型儲料罐應(yīng)用。根據(jù)沉降槽的實(shí)際情況， 選取A=0。在V H，中選擇測量單位m，設(shè)定即告完畢， 回到V H 狀態(tài)即可進(jìn)行測量。

4 結(jié)束語

通過上述分析可知， 雷達(dá)液位計(jì)在性能上有著其它物位計(jì)不可比擬的優(yōu)勢。能為生產(chǎn)的正常運(yùn)行提供可靠的保證。其在我廠的成功應(yīng)用， 解決了物位測量這一棘手問題，應(yīng)用前景非常廣闊。