雷達(dá)波的原理及技術(shù)性能

       雷達(dá)波是一種特殊形式的電磁波，雷達(dá)料位計(jì)利用了電磁波的特殊性能來(lái)進(jìn)行料位檢測(cè)。電磁波的物理特性與可見(jiàn)光相似，傳播速度相當(dāng)于光速。其頻率為300MHz-3000GHz。電磁波可以穿透空間蒸汽、粉塵等干擾源，遇到障礙物易于被反射，被測(cè)介質(zhì)導(dǎo)電性越好或介電常數(shù)越大，回波信號(hào)的反射效果越好。雷達(dá)波的頻率越高，發(fā)射角越小，單位面積上能量（磁通量或場(chǎng)強(qiáng)）越大，波的衰減越小，雷達(dá)料位計(jì)的測(cè)量效果越好。

雷達(dá)物位計(jì)的工作原理

       雷達(dá)物位計(jì)是一種微波物位計(jì)，它是微波（雷達(dá)）定位技術(shù)的一種運(yùn)用。它通過(guò)一個(gè)可以發(fā)射能量波（一般為脈沖信號(hào)）的裝置發(fā)射能量波，能量波在波導(dǎo)管中傳輸，能量波遇到障礙物反射，反射的能量波由波導(dǎo)管傳輸至接收裝置，再由接收裝置接收反射信號(hào)。根據(jù)測(cè)量能量波運(yùn)動(dòng)過(guò)程的時(shí)間差來(lái)確定物位變化情況。由電子裝置對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化成相關(guān)物位信號(hào)。

雷達(dá)物位計(jì)能量輻射水平低，設(shè)備使用脈沖能量波（頻率一般比智能雷達(dá)物位計(jì)低）。一般脈沖能量波的最大脈沖能量為1mW左右（平均功率為1μW左右），不會(huì)對(duì)其他設(shè)備以及人員造成輻射傷害。

雷達(dá)物位計(jì)采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)液位計(jì)的天線(xiàn)發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射后，再被天線(xiàn)接收，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比，關(guān)系式如下：

D=C×T/2

式中D為雷達(dá)液位計(jì)到液面的距離；C為光速；T為電磁波運(yùn)行時(shí)間。

雷達(dá)物位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達(dá)天線(xiàn)的距離，從而知道液面的液位。

應(yīng)用領(lǐng)域

       現(xiàn)今物位測(cè)量領(lǐng)域困擾用戶(hù)的是一些大型固體料倉(cāng)的物位測(cè)量，特別是用于50/100米以?xún)?nèi)的充滿(mǎn)粉塵和擾動(dòng)的加料狀態(tài)下的料倉(cāng)。相關(guān)技術(shù)的儀表例如電容或?qū)Рɡ走_(dá)TDR在放料時(shí)物位下降時(shí)會(huì)受到很強(qiáng)的張力負(fù)載，可能會(huì)損壞儀表或把倉(cāng)頂拉塌掉。重錘經(jīng)常有埋錘的問(wèn)題，需要經(jīng)常維修，大多數(shù)其他機(jī)械式儀表也是這樣。而高粉塵工況又可能會(huì)超出非接觸式超聲波物位測(cè)量系統(tǒng)的能力。高頻的調(diào)頻雷達(dá)技術(shù)尤其適合這種大型固體料倉(cāng)的物位測(cè)量。西安賽譜自動(dòng)化儀表技術(shù)有限公司

       現(xiàn)今的高頻雷達(dá)一般為工作在K波段(24～26GHz)的雷達(dá)物位計(jì)，雷達(dá)的工作頻率越高其電磁波波長(zhǎng)越短，越容易在傾斜的固體表面有更好的反射，并具有較窄的波束寬度，可有效避開(kāi)障礙物，高的頻率還可使雷達(dá)使用更小的天線(xiàn)。而FMCW調(diào)頻連續(xù)波微波物位計(jì)發(fā)射和接受信號(hào)是同時(shí)的，相同時(shí)間內(nèi)發(fā)射的微波信號(hào)更多，固體測(cè)量中可減少高粉塵固體料倉(cāng)測(cè)量中的失波現(xiàn)象。因此固體測(cè)量中高頻的調(diào)頻雷達(dá)能提供準(zhǔn)確、可靠的測(cè)量，并在例如化工行業(yè)中的PP粉末、PE粉末等介質(zhì)中也有良好應(yīng)用。但由于技術(shù)限制，現(xiàn)今還沒(méi)有工作在K波段以上的高頻雷達(dá)物位計(jì)。

      也有使用5.8GHz ~ 10GHz的低頻雷達(dá)測(cè)量固體，但由于其較低的頻率、較長(zhǎng)的波長(zhǎng)其發(fā)射波不容易被漫反射，在高粉塵工況下會(huì)導(dǎo)致很多的二次或多次回波，干擾和噪聲很大，因此固體粉料測(cè)量中逐漸被淘汰。