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雷达物位计的工作原理及运用范围--赛谱自仪

 发布时间:2022-10-29 点击量:325

雷达波的原理及技术性能

       雷达波是一种特殊形式的电磁波,雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似,传播速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源,遇到障碍物易于被反射,被测介质导电性越好或介电常数越大,回波信号的反射效果越好。雷达波的频率越高,发射角越小,单位面积上能量(磁通量或场强)越大,波的衰减越小,雷达料位计的测量效果越好。

 

雷达物位计的工作原理

       雷达物位计是一种微波物位计,它是微波(雷达)定位技术的一种运用。它通过一个可以发射能量波(一般为脉冲信号)的装置发射能量波,能量波在波导管中传输,能量波遇到障碍物反射,反射的能量波由波导管传输至接收装置,再由接收装置接收反射信号。根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。由电子装置对微波信号进行处理,转化成相关物位信号。

雷达物位计能量辐射水平低,设备使用脉冲能量波(频率一般比智能雷达物位计低)。一般脉冲能量波的最大脉冲能量为1mW左右(平均功率为1μW左右),不会对其他设备以及人员造成辐射伤害。

 

雷达物位计采用发射反射接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波,这些波经被测对象表面反射后,再被天线接收,电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比,关系式如下:

D=C×T/2

式中D为雷达液位计到液面的距离;C为光速;T为电磁波运行时间。

雷达物位计记录脉冲波经历的时间,而电磁波的传输速度为常数,则可算出液面到雷达天线的距离,从而知道液面的液位。

 

应用领域

       现今物位测量领域困扰用户的是一些大型固体料仓的物位测量,特别是用于50/100米以内的充满粉尘和扰动的加料状态下的料仓。相关技术的仪表例如电容或导波雷达TDR在放料时物位下降时会受到很强的张力负载,可能会损坏仪表或把仓顶拉塌掉。重锤经常有埋锤的问题,需要经常维修,大多数其他机械式仪表也是这样。而高粉尘工况又可能会超出非接触式超声波物位测量系统的能力。高频的调频雷达技术尤其适合这种大型固体料仓的物位测量。西安赛谱自动化仪表技术有限公司

 

       现今的高频雷达一般为工作在K波段(2426GHz)的雷达物位计,雷达的工作频率越高其电磁波波长越短,越容易在倾斜的固体表面有更好的反射,并具有较窄的波束宽度,可有效避开障碍物,高的频率还可使雷达使用更小的天线。而FMCW调频连续波微波物位计发射和接受信号是同时的,相同时间内发射的微波信号更多,固体测量中可减少高粉尘固体料仓测量中的失波现象。因此固体测量中高频的调频雷达能提供准确、可靠的测量,并在例如化工行业中的PP粉末、PE粉末等介质中也有良好应用。但由于技术限制,现今还没有工作在K波段以上的高频雷达物位计。

      也有使用5.8GHz ~ 10GHz的低频雷达测量固体,但由于其较低的频率、较长的波长其发射波不容易被漫反射,在高粉尘工况下会导致很多的二次或多次回波,干扰和噪声很大,因此固体粉料测量中逐渐被淘汰。


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