导波雷达物位计的工作原理是什么?
在非接触式液位测量中,雷达技术的应用近年来发展迅速。超声波液位计中的换能器是眼睛,而雷达液位计中的调谐器和天线是眼睛,回波处理是液位计的大脑。雷达液位计继承了超声波液位计的回波处理技术。?
雷达液位计发出的电磁波在碰到被测介质时会被反射,反射回波的质量反映了液位计的应用效果。回波质量被定义为与最大噪声幅度(假回波、多径反射波等的幅度)相比的最小回波幅度(最差条件下的回波幅度)。).回声质量值越大,液位计的应用效果越好。
回声强度主要受以下因素影响?
传播介质的介电常数越稳定,越有利于传播。雷达波是一种电磁波,电磁波不受传播介质稳定性的影响,只与其介电常数有关。这是雷达技术和超声波技术的一个主要区别。?
被测介质表面越平坦,其介电常数越大,越有利于回波反射。?
因此,在考虑现场工作条件时,要特别注意这两个方面:(1)天线与被测介质之间的空气介电常数分布;(2)被测介质的表面状态及其介电常数。?
雷达液位计具有不受空气波动影响、随距离衰减小、穿透力强等优点。?
雷达的局限性:1)介电常数影响雷达的性能。理论上,真空中雷达衰减很小。当空气中有衰减雷达的物质时,如粉尘粉末(石墨、铁合金等。)介电性高,水汽很大,测量距离和效果都会受到影响。2)被测介质的挥发性气体会聚集在天线上,水蒸气会聚结在天线上。此时雷达波发射会受到影响,严重时无法发射雷达波。3)被测介质的介电常数不能太小。4)虽然温度和压力对雷达的影响不大,但雷达天线是由材料制成的,雷达能适应温度和压力的范围与使用的材料和密封结构有关。?
目前,雷达液位计已经成为市场上的主流产品,而低频雷达液位计尽管价格相对较低,但在主要应用领域却是逐渐被淘汰的产品。从超声波液位计的应用可知,为了获得良好的回波,换能器的工作频率约为40KHz,波长约为9mm,发射波的张角为7°-8°。工作频率越高,张角越小,但范围越小。与超声波相比,雷达液位计应工作在26GHz,其波长为11mm,才能获得上述效果的回波。当使用直径为100mm的喇叭时,可获得张角为7°-8°的发射波。如果雷达工作频率为6GHz,则相当于超声波的工作频率为10KHz。然而,工作频率为10kHz的超声波料位计在料位测量中并不理想,尤其不适合固体料位测量。与低频雷达相比,高频雷达有以下优点:
1)高频雷达物位计(主要指26GHz和24GHz)具有能量高、波束角小(一般φ 95喇叭天线波束角为8o,而6GHz低频脉冲雷达φ 246喇叭天线直径为15o时)、天线尺寸小、精度高等优点。?
2)26GHz雷达的波长为11mm,6 GHz雷达的波长为50mm。用雷达测量散装料位时,雷达波反射主要来自物料表面的漫反射。漫反射的强度与物料大小成正比,与波长成反比,而大多数散装物料的直径远小于50 mm,这也是为什么26GHz雷达是目前散装物料料位测量的最佳选择。?
3)在一些直径小、高度低的小型坦克应用中,6GHz雷达的天线长度(300-400mm)无形中增加了盲区(约600mm),由于6GHz雷达方向性差(张角大),在小型坦克中会出现多径反射。26GHz雷达频率高,天线短,方向性好,克服了6GHz雷达的缺点,适用于小型坦克测量。?
4)由于野外环境恶劣,随着时间的推移,雷达天线会积累污垢、水汽等。,而且26GHz雷达天线小,加天线罩可以大大改善污垢和水汽的影响;6GHz雷达天线大,加天线罩困难。并且该仪器很重并且难以清洗。?
5)由于26GHz雷达良好的指向性,只需将雷达隔离在集装箱外,就可以测量很多恶劣工况。?
目前26GHz雷达液位计的价格与6GHz雷达液位计相当,进一步推动了26GHz雷达液位计的应用。?可以预见,6GHz雷达液位计的市场份额将会大大减少。随着技术的发展,我们期待着频率更高(如90GHz)、张角更小(如2°、3°)、体积更小的雷达液位计的出现。我们将在这一领域不懈努力,把雷达物位测量做到极致。?
导波雷达物位计:非接触式雷达物位计的补充?
导波雷达液位计发射一个脉冲电磁场,以导波电缆为中心,半径为100mm,沿电缆向前传播,遇到介质时返回。导波雷达除了具有非接触雷达的特点外,在低频(500M-1GHz)具有良好的指向性和良好的穿透性。缺点显而易见,尤其是在固体测量中,调试维护不方便,线缆经常磨损甚至断裂。利用导波雷达液位计的低频穿透性,可以实现一些特殊的应用。如:油水界面;以及利用电缆的端面反射对介电常数很小的粉体(除尘粉仓)进行粉位测量。?
导波雷达液位计在高温高压下比脉冲(非接触)雷达液位计有更多的优势。脉冲雷达天线由不锈钢和聚四氟乙烯制成,聚四氟乙烯的最高使用温度为200,最大压力为4MP。当导波雷达由不锈钢和陶瓷制成时,最高使用温度为400,最高压力为40MP。?
注意:?介电常数,出料口位置,如果介电常数低,粉尘浓度高,建议更换重锤或使用3D料位扫描仪(主要针对高粉尘工况,打破料位测控瓶颈的产品)!