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雷达液位计的测量原理及优点特性
2014/6/23 10:03:47
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雷达液位计主要由雷达探测器（一次表）和雷达显示仪（二次表）组成。雷达探测器主要由主体、连接法兰和天线三部分组成。天线分为喇叭型和直接与波导管连接两种形式。雷达显示仪提供连接上位计算机的RS-485接口，可以传递液位等参数及报警信号，亦可通过上位计算机对智能雷达显示仪进行控制。
雷达探测器采用的是线性调频连续波测距原理：天线发射的微波是频率波线性调制的连续波,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,从而测量精确度较高,同时干扰回波也较易去除,一般用于较高端的测量方案。雷达探测器的主体中包括微波信号源、信号处理部分。工作过程中，微波信号源输出一个波幅恒定的线性调频的微波信号，其产生的频率输出发射频率随时间线性增加，增加的斜率为k，当发射出去的连续波遇到液面发射时，发射回来的信号比发射信号滞后了一定时间τ。
根据微波传播原理知道：
τ＝2R/C (1)
式中C是微波在空间中的传播速度3×108km/s，R是液面距雷达液位仪的距离。
由于回波信号频率的滞后，使得反射频率与发射信号频率之间的差频为：
f=kτ (2)
将以上两式合并后可以得到：
R=C×f/2k
显然R与f是成正比的，反射液面离液位仪的距离越远所产生的差频频率f越大，因此可计算天线到反射面的距离。
信号处理部分则对回波信号与发射信号的混合信号进行处理，通过测量混合信号频谱，用快速傅立叶变换（FFT）来计算混合信号，从中对混合信号频谱进行分析，排除掉干扰信号，然后确定天线到反射界面的距离，从而完成测量。
优点特性
雷达液位计采用非接触式测量方法。非接触式测量方法是今年来测量物位的主要方法，目前较成熟的非接触测量技术有超声波、核辐射和微波。而在化工、石化等过程工业领域，由于被测介质普遍存在高温、高压、腐蚀、挥发、冷凝等复杂工况，且对测量仪表有防爆要求。相比与超声波，微波传播的自身特点决定了雷达液位计的使用优势：
1） 定向传播。
2） 准光学特性。
3） 传输特性好。
4） 介质对微波吸收与介质的介电常数成比例。
由其自身特性决定，雷达液位计在使用上具有以下优势：
1） 连续准确测量：由于雷达液位计不与被测介质接触，且受温度、压力、气体等影响非常小。
2） 维护方便，操作简单：雷达液位计具有故障报警及自诊断功能。
3） 适用范围广：非接触式测量，方向性好，传输损耗小，可测介质多。
4） 安装简单：在各行业应用中，雷达液位计可直接安装到储罐顶部，安装十分简单。