雷达物位计的选购常识

2019-11-16 14:39栏目:仪器仪表
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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。雷达料位计的频率越高,发射角越小,单位面积上能量越大,波的衰减越小,雷达料位计的测量效果越好。

物位是工业生产过程控制的重要测量参数之一,主要有固体物料的物位测量和液体物料的液位测量。固体物料种类繁多,有块料、颗粒、粉料,这些物料的介电常数、温度、水分含量也各不相同。所以在选择物位计的时候,要充分考虑介质的各种特性以及测量环境,只有这样,才能选择到最适合自己的产品。下面是物位计选择中的一些基本常识:

发射-反射-接收是雷达式料位计工作的基本原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5.8GHz的雷达信号。反射回来的信号仍由天线接收,雷达料位计雷达脉冲信号从发射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离以及物位成比例。即:h= H–vt/2式中 h为料位;H为槽高; v为雷达波速度;t为雷达波发射到接收的间隔时间 导波雷达料位计是依据时域反射原理( T D R T i m eDomain Reflectometry)为基础的雷达料位计,时域反射原理首先是用于通讯电缆的故障检测,今天我们将导波雷达料位计成功应用于工业测量领域. 1.回波处理新技术的应用从高频雷达料位计的测量原理可以知道,高频雷达料位计是通过处理雷达波从探头发射到介质表面然后返回到探头的时间来测量料位的,在反射信号中混合有许多干扰信号,所以,对真实回波的处理和对各种虚假回波的识别技术就成为高频雷达料位计能够准确测量的关键因素。2.测量数据处理:由于液面波动和随机噪声等因素的影响,检测信号中必然混有大量噪声。为了提高检测的准确度,必须对检测信号进行处理,尽可能消除噪声。经过大量的实验验证,采用数据平滑方法可以达到满意的效果。此方法也可有效的克服罐内搅拌器对测量的影响。3.高频雷达料位计的特点:高频雷达料位计采用了上述先进的回波处理和数据处理技术,加上雷达波本身频率高,穿透性能好的特点,所以,高频雷达料位计具有比接触式料位计和同类非接触料位计更加优良的性能。①可在恶劣条件下连续准确地测量。②操作简单,调试方便。③准确安全且节省能源。④无需维修且可靠性强。⑤几乎可以测量所有介质。三、安装应注意的问题当测量液态物料时,传感器的轴线和介质表面保持垂直;当测量固态物料时,由于固体介质会有一个堆角,传感器要倾斜一定的角度。尽量避免在发射角内有造成假反射的装置。特别要避免在距离天线最近的1/3锥形发射区内有障碍装置(因为障碍装置越近,虚假反射信号越强)。若实在避免不了,建议用一个折射板将过强的虚假反射信号折射走。这样可以减小假回波的能量密度,使传感器较容易地将虚假信号滤出。要避开进料口,以免产生虚假反射。传感器不要安装在拱形罐的中心处(否则传感器收到的虚假回波会增强),也不能距离罐壁很近安装,最佳安装位置在容器半径的1/2处。要避免安装在有很强涡流的地方。如:由于搅拌或很强的化学反应等,建议采用导波管或旁通管测量。若传感器安装在接管上,天线必须从接管伸出来。喇叭口天线伸出接管至少10mm。棒式天线接管长度最大100或250mm。接管直径最小250mm。可以采取加大接管直径的方法,以减少由于接管产生的干扰回波。关于导波管天线:导波管内壁一定要光滑,下面开口的导波管必须达到需要的最低液位,这样才能在管道中进行测量。传感器的类型牌要对准导波管开孔的轴线。若被测介电常数小于4,需在导波管末端安装反射板,或将导波管末端弯成一个弯度,将容器底的反射回波折射走。测量值与该槽的泵联锁的办法,解决这一难题:将最高料位设定值减小0.5m左右,当料位达到该最高值时,即可停进料泵或开启出料泵。

1、脉冲型和调频连续波雷达的选择用于物位测量的雷达物位计通常分为两类:脉冲型雷达和调频连续波雷达。脉冲型雷达物位计 其工作模式与超声物位计相似,天线周期性发射微波脉冲,并接收物料面回波,同时对回波信号进行分析处理,确认有效回波,据此计算物位。精确度约为0.2~0.3%F.S.。由于智能雷达物位计频率较低,并且在天线结构设计时充分考虑了冷凝、积料等影响,还能利用电磁波物位计中的回波信号处理,在有搅拌器等复杂工况中也能识别有效回波,价格相对也较便宜, 一般的过程控制仪表都采用脉冲型雷达物位计都用此方式。调频连续波型雷达物位计 天线发射的微波是频率被线性调制的连续波,当回波被天线接收到时,天线发射频率已经改变。根据回波与发射波的频率差可以计算出物料面的距离。FMCW方式测量线路较复杂,价格较高,但测量精确度较高,可以达0.1%F.s.,甚至更高。同时干扰回波也较易去除,所以一般要求精度高的产品都采用调频连续波型雷达物位计。2、测量颗粒状物料的仪表选型颗粒状物料,如矿石、石灰石、原煤、页岩等,储存在仓库里都存在物料的安息角,但也有反射介面。根据进料和出料所形成的物料安息角和表面情况,在确定有效量程后,建议采用非接触型的雷达物位计,即带有喇叭形天线的料位计。如用接触型的雷达物位计,会产生对缆绳较大的下拉力,严重时可能会致使缆绳断裂,影响物位计正常应用。根据相关行业用户的反馈信息,喇叭天线的料位计回波更强,精确度更高(±0.2~±1% F.S)。3、测量粉状物料或介电常数很低的塑料粒子的仪表选型对于粉状物料,非常难测其料位。在库里的粉料表面非常疏松,微波反射相当困难,为此建议采用接触型雷达物位计,也可选用大法兰的带有喇叭天线的非接触型雷达物位计,它实际上是把缆绳既当天线又作导波定向合二为一,微波脉冲从探头发出后沿缆绳传播,当脉冲遇到物料表面时会被反射回来,其量程可达35m,被测物料的介电常数ε最低为1.6。另外,缆绳的耐磨和承受的最大拉力良好,能满足各类粉料库的检测要求。目前已有许多水泥厂 、电厂用缆式导波雷达物位计测量水泥库和粉煤灰库的料位,取得较好的效果。4、二线制和四线制的选择目前使用的雷达物位计大多是一体化的产品,由二线制供电,可直接接控制系统的模块,输出4~20mA的模拟信号,可节省大量电缆。四线制技术比二线制技术有更高的信噪比,因此它有比较大的测量范围并且能够应用于恶劣的工况。因此在二线制仪表无法满足要求的恶劣且复杂的工况下,可以考虑采用四线制仪表。

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