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進行準確的測量,其穩定和準確的表現也同樣體現在復雜的測量環境下。輸出的4~20mA信號可以提供遠端控制,采用了*的微波技術和Echo-tech回波處理技術以適應各種工況。脈沖的工作方式可測小介電常數介質，并安全適用于各種金屬，非金屬容器內,對人體及環境無傷害。

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。適用于各種復雜測量，如小介電常數介質，腐蝕性工況，粉煤灰等顆粒狀介質，以及揮發腐蝕性液體介質測量范圍 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 專業等級 EXiaIICT6 防護等級 IP68 信號輸出 4…20mA/Hart 兩線天線材質 316不銹鋼 PP/PPFE 外殼材質 鋁/ABS+PC 電 源 電源：24VDC（±10%）；波紋電壓：1Vpp; 耗電量：zui大22.5mA 環境溫度 -40~80℃ 環境壓力 -1~40bar 外殼防護 IP68 雷達料位計是利用回波測距原理。發射天線向被測目標發射微波，被測目標的微波被接收天線接收，信號處理器將發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。　　微波脈沖來回傳播時間t由下式決定：　　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 --- 經驗系數，由經驗決定　　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射和接收效率以及天線輻射功率有關，故雷達料位計的天線設計和形狀很關鍵關鍵，現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，由此來傳遞發送和接收的電磁波，增強了回波的信號。　　從式（2）還知：接收的回波能量大小與物料表面的介電特性有關，介電常數ε高，反射率高，得到的回波強度也高；介電常數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ε為3。　　在水泥工廠，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，故設計選型時，要考慮衰減，選量程要留有一定的余量。　　三 雷達料位計的選型　　1．脈沖型和調頻連續波雷達　　用于測物位的雷達料位計通常分為兩類：脈沖型雷達(Pulse)和調頻連續波雷達（FMCW）。在過程監測場合主要選用脈沖型雷達，由于其頻率較低（6.3GHz），并且在天線結構設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，調頻連續波雷達由于發射功率大，量程大，價格也有較大下降，而且可靠性高，故zui近在水泥行業已較多采用了以SIEMENS公司為代表的LR型調頻連續波雷達。　　2．顆粒狀物料的選型　　在水泥廠原料大多是顆粒狀物料，少數是塊料，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，會產生對纜繩較大的下拉力，造成事故。根據水泥廠信息反饋，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庫，這些物料全是粉料，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庫的料位，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或西門子的產品，型號為SITRANS LR400，24GHz，量程zui大為45m，四線制。　　4．二線制　　目前使用的雷達料位計大多是一體化的產品，由二線制供電，可直接接控制系統的模塊，輸出4~20mA的模擬信號，可節省大量電纜；同時還提供HART數字信號和各種協議的現場總線的數字通信功能，和計算機監控系統連接非常方便，既可在現場調試；也可用PC 機在控制室調試，如組成FCS系統還可在操作員站調試。　　四． 結論　　水泥廠的物位測量是水泥生產線自動化系統一個重要組成部分，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，現有雷達料位計在品種、精確度、標準材料、耐壓、耐高溫、專業等方面都能滿足水泥廠檢測和控制的要求。