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雷達液位計原理及使用方法

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1 雷達液位計原理及使用  

1.    雷達液位計的測量原理  

  

雷達液位計采用發射—反射—接收的工作模式。雷達液位計的天線發射出電磁波,這些波經被測對象表面反射后,再被天線接收,電磁波從發射到接收的時間與到液面的距離成正比,關系式如下: 

D=CT/2     式中 D——雷達液位計到液面的距離                 C——光速 

                T——電磁波運行時間 

雷達液位計記錄脈沖波經歷的時間,而電磁波的傳輸速度為常數,則可算出液面到雷達天線的距離,從而知道液面的液位。 在實際運用中,雷達液位計有兩種方式即調頻連續波式和脈沖波式。采用調頻連續波技術的液位計,功耗大,須采用四線制,電子電路復雜。而采用雷達脈沖波技術的液位計,功耗低,可用二線制的24V DC供電,容易實現本質安全,精確度高,適用范圍更廣。 

VEGAPULS雷達液位計采用脈沖微波技術,其天線系統發射出頻率為6.3GHz、持續時間為0.8ns的脈沖波束,接著暫停278ns,在脈沖發射暫停期間,天線系統將作為接收器,接收反射波,同時進行回波圖像數據處理,給出指示和電信號。 

  

2.    雷達液位計的特點 

  

(1)雷達液位計采用一體化設計,無可動部件,不存在機械磨損,使用壽命長。 

(2)雷達液位計測量時發出的電磁波能夠穿過真空,不需要傳輸媒介,具有不受大氣、蒸氣、罐內揮發霧影響的特點,能用于揮發的介質如粗苯的液位測量。 

(3)雷達液位計幾乎能用于所有液體的液位測量。電磁波在液位表面反射時,信號會衰減,當信號衰減過小時,會導致雷達液位計無法測到足夠的電磁波信號。導電介質能很好地反射電磁波,對VEGAPULS雷達液位計,甚至微導電的物質也能夠反射足夠的電磁波。介電常數大于1.5的非導電介質(空氣的介電常數為1.0)也能夠保證足夠的反射波,介電常數越大,反射信號越強。在實際應用中,幾乎所有的介質都能反射足夠的反射波。 

(4)采用非接觸式測量,不受罐內液體的密度、濃度等物理特性的影響。 (5)測量范圍大,大的測量范圍可達0~35m,可用于高溫、高壓的液位測量。 

(6)天線等關鍵部件采用高質量的材料,抗腐蝕能力強,能適應腐蝕性很強的環境。 

(7)功能豐富,具有虛假波的學習功能。輸入液面的實際液位,軟件能自動


地標識出液面到天線的虛假回波,排除這些波的干擾。 

(8)參數設定方便,可用液位計上的簡易操作鍵進行設定,也可用HART協議的手操器或裝有VEGA Visual Operating軟件的 PC機在遠程或直接接在液位計的通信端進行設定,十分方便。 

  

3.    雷達液位計安裝的注意事項 

  

雷達液位計能否正確測量,依賴于反射波的信號。如果在所選擇安裝的位置,液面不能將電磁波反射回雷達天線或在信號波的范圍內有干擾物反射干擾波給雷達液位計,雷達液位計都不能正確反映實際液位。因此,合理選擇安裝位置對雷達液位計十分重要,在安裝時應注意以下幾點: 

(1)雷達液位計天線的軸線應與液位的反射表面垂直。 

(2)罐內的攪拌器、罐壁的黏附物和階梯等物體,如果在雷達液位計的信號范圍內,會產生干擾的反射波,影響液位測量。在安裝時要選擇合適的安裝位置,以避免這些因素的干擾。 

(3)喇叭型的雷達液位計的喇叭口要超過安裝孔的內表面一定的距離

(>10mm)。棒式液位計的天線要伸出安裝孔,安裝孔的長度不能超過100mm。對于圓型或橢圓型的容器,應裝在離中心為1/2R(R為容器半徑)距離的位置,不可裝在圓型或橢圓型的容器頂的中心處,否則雷達波在容器壁的多重反射后,匯集于容器頂的中心處,形成很強的干擾波,會影響準確測量。 

(4)對液位波動較大的容器的液位測量,可采用附帶旁通管的液位計,以減少液位波動的影響。 

安裝完畢以后,可以用裝有VEGA Visual Operating軟件的 PC機觀察反射波曲線圖,來判斷液位計安裝是否恰當,如不恰當,則進一步調整安裝位置,直到滿意為止。 

對于有些安裝位置無法避免的干擾波,還可利用VEGAPULS 雷達液位計識別虛假波的功能,液位計能根據實際液位標識出干擾反射波,并存于雷達液位計的內部數據庫,使雷達液位計在數據處理時能識別這些干擾波,去除這些干擾反射波的影響,保證測量的準確性。   

4.  雷達液位計的維護 

雷達液位計主要由電子元件和天線構成,無可動部件,在使用中的故障少。使用中偶爾遇到的問題是,貯槽中有些易揮發的有機物會在雷達液位計的喇叭口或天線上結晶,對它們只要定期檢查和清理即可,維護量少。 

在日常維護中,可以用 PC機(裝有VEGA Visual Operating軟件)遠程觀察反射波曲線圖,對于后來可能新產生的干擾波,可以利用液位計有識別虛假波的功能,除去這些干擾反射波的影響,保證準確測量。


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