摘要：針對(duì)雷達(dá)液位計(jì)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于化工領(lǐng)域的液位測(cè)量。分別介紹了雷達(dá)液位計(jì)的基本原理，以及在選用、安裝中的注意事項(xiàng)。
雷達(dá)液位計(jì)是一種采用微波測(cè)量技術(shù)的物位測(cè)量?jī)x表。它沒(méi)有可動(dòng)部件、不接觸介質(zhì)、沒(méi)有測(cè)量盲區(qū)，可以用來(lái)對(duì)普通液位儀表難以高精度測(cè)量的大型固定頂罐、浮頂罐內(nèi)腐蝕性液體、高粘度液體、有毒液體的液位進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。而且在雷達(dá)液位計(jì)可用范圍內(nèi)其測(cè)量精度幾乎不受被測(cè)介質(zhì)溫度、壓力、相對(duì)介電常數(shù)及其易燃易爆等惡劣工況的限制，應(yīng)用范圍日益廣泛。特別是它的高精度得到了國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)的認(rèn)證，滿足國(guó)際貿(mào)易交接的物料計(jì)量要求。
1雷達(dá)液位計(jì)的類型及原理
1.1類型
雷達(dá)液位計(jì)按精度分類，可分為工業(yè)級(jí)和計(jì)量級(jí)兩大類。工業(yè)級(jí)雷達(dá)液位計(jì)的精度一般為10~20mm，適用于生產(chǎn)過(guò)程中的液位測(cè)量和控制，不宜用于貿(mào)易交接計(jì)量。這類產(chǎn)品有德國(guó)E+H公司生產(chǎn)的FMR130，德國(guó)KROHINE公司生產(chǎn)的BM70等。計(jì)量級(jí)雷達(dá)液位計(jì)的精度在1mm以內(nèi)。它既可以用于工業(yè)生產(chǎn)，也可以用于貿(mào)易交接計(jì)量。這類產(chǎn)品有荷蘭Enraf公司的UEAZ873和瑞典SAAB公司的RTG1820等。表1以Enraf和E+H公司的產(chǎn)品為例分別介紹兩類雷達(dá)液位計(jì)的主要性能。
1.2基本測(cè)量原理
雷達(dá)液位計(jì)的基本原理是雷達(dá)波由天線發(fā)出，抵達(dá)液面后反射，被同一天線接收，雷達(dá)波往返的時(shí)間正比于天線到液面的距離。其運(yùn)行時(shí)間與物位距離關(guān)系（見(jiàn)圖1）。
t=2·d/C（1）
d=C·t/2（2）
L=H-d=H-C·t/2（3）
式中C——電磁波傳播速度，300000km/s；
d——被測(cè)介質(zhì)與天線之間的距離；
t——天線發(fā)射與接收到反射波的時(shí)間差；
H——天線距罐底高度；
L——液位高度。
由上式可知，只要測(cè)得微波的往返時(shí)間t，
即可計(jì)算得到液位的高度L。
目前有幾種不同的時(shí)間測(cè)量方式。一種是E+H和VEGA等公司采用的微波脈沖（PTOF）測(cè)量方法，另一種是KROHNE和 SAAB等公司采用的連續(xù)調(diào)頻法（FMCW）。
微波脈沖法的原理見(jiàn)圖2所示。
由發(fā)送器將脈沖發(fā)生器生成的一串脈沖信號(hào)通過(guò)天線發(fā)出，經(jīng)液面反射后由接收器接收，再將信號(hào)傳給計(jì)時(shí)器，從計(jì)時(shí)器得到脈沖的往返時(shí)間t。用這種方法測(cè)量的最大難點(diǎn)在于必須精確地測(cè)量時(shí)間t，這是由于雷達(dá)波的傳播速度非?？?，還有對(duì)液位測(cè)量精度的要求造成的。通過(guò)公式（1）可知，液位變化1mm，微波運(yùn)行時(shí)間變化6ps。微波脈沖法通過(guò)采樣處理將測(cè)量時(shí)間延伸至us級(jí)，由此來(lái)測(cè)量微波運(yùn)行時(shí)間。
微波脈沖法制造成本低，精度相對(duì)較低，多應(yīng)用于工業(yè)級(jí)雷達(dá)液位計(jì)。
連續(xù)調(diào)頻法采用線形調(diào)制的高頻信號(hào)提高所發(fā)射信號(hào)的頻率。由于在信號(hào)傳播中延遲了時(shí)間，改變了信號(hào)的頻率。返回信號(hào)的頻率低于發(fā)出信號(hào)的頻率，一般相差幾kHz。發(fā)射波與接收波送入混頻器測(cè)出頻率差△f，△f與被測(cè)距離d成線性關(guān)系，這樣就將雷達(dá)波的往返t轉(zhuǎn)換成了可精確測(cè)量的頻率信號(hào)△f。其基本原理如圖3所示。
此外，其它的時(shí)問(wèn)測(cè)量方法，如Enraf的雷達(dá)液位計(jì)采用合成脈沖雷達(dá)技術(shù)(SeR)等。
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