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毫米波雷达物位计的原理和选型

   日期:2024-12-14     作者:ljhr2012    caijiyuan  
核心提示:一、毫米波雷达物位计测量原理雷达物位计的基本原理是雷达波由天线发出抵达液面后反射‚被同一天线接收。雷达波往返的时间正比于

一、毫米波雷达物位计测量原理

雷达物位计的基本原理是雷达波由天线发出抵达液面后反射‚被同一天线接收。雷达波往返的时间正比于天线到液面的距离‚其运行时间与液位距离关系如图1所示。

L = H-d= H-ct/2 (1)

式中:c-电磁波传播速度‚在真空中为3×108m/s;

d-被测介质与天线之间的距离‚m;

t-天线发射与接收到发射波的时间差‚s;

H-天线距罐底高度‚m;

L -液位高度‚m。

由式(1)可知‚只要测得t 即可计算得到L 。

2∙2 测量方式

目前主要有两种不同的时间测量方式。一种是微波脉冲(PTOF)测量方法;一种是连续波线性调频测量法(FMCW)。

(1)微波脉冲测量雷达发射脉冲信号‚信号从发射到接收的运行时间与雷达传感器到介质表面的距离及物位成比例。

大多数雷达物位计采用这个原理‚采用的频率为5∙8~6∙3GHz。价格较低、精度一般。雷达的发射角较大‚在测量中除液面回波外‚还会产生其它干扰回波‚难以确认液面回波。抗干扰能力较差‚在测固态物料时更会产生各种干扰‚因此采用此原理的液位计大多不能用于测固态液位。

(2)连续波线性调频测量

雷达对物料表面发射连续的变频波‚天线接收回波信号。因为频率是不断变化的‚因此发射和接收的信号频率不同频率差值与到物料表面的距离成正比。

采用更高的频率发射角更小能量更集中,不但测量更远距离、信噪比高,而且可测低介电常数的介质。内置先进的回波处理软件,抗干扰能力更强。可测某些固态物料物位‚甚至可测粉状水泥物位。采用此原理的雷达物位计精度更高性能更优越‚价格比较昂贵。

(上海渐朗电子科技有限公司 专注毫米波雷达模组及算法开发,www.jlradar.com)

二、雷达物位计的选型

雷达物位计若选型不合理干扰回波得不到很好处理‚仪表可靠性将会减低。雷达物位计在选型时应考虑如下几个因素:

2∙1 被测介质的导电性、介电常数

被测介质为导电液体或介电常数在4以上的液体,一般选普通型雷达。介电常数小的液体(介电常数在2以上)和某些导电性固体因干扰回波多‚多采用精密型的雷达或导波式雷达。

2∙2 应用条件

应用条件一般有平静液面、轻微波动表面、湍流表面、带搅拌、有泡沫等几种情况。条件越复杂干扰回波越多‚所测的实际量程越小。复杂环境应选处理干扰回波能力强的精密型雷达或选尺寸大一些的天线。

2∙3 测量精度

普通型雷达精度一般为±10mm‚精密型精度达±3mm。根据生产实际需要选型。

2∙4 量程

根据实际需要选型‚选天线尺寸。注意复杂环境下实际量程有所减少。

2∙5 天线类型和天线尺寸

天线尺寸越大‚所测量程越大‚抗干扰能力越强。

雷达物位计的天线类型有杆式、喇叭口式、抛物面等。

(1) 杆式天线:一般用在强腐蚀的环境中‚抗干扰能力弱一些‚量程小。

(2) 喇叭口天线:抗干扰能力强一些‚适合较复杂的环境。喇叭口越大‚能量越集中‚所测量程更大。

(3)抛物面天线:聚焦效果比喇叭口更强‚抗干扰能力最强‚量程最大。

2∙6 电源及输出信号

电源有220VAC DC24V‚根据需要选用采用两线制或四线制。

输出信号为4~20mA DC 或数字信号‚根据所需选合适的型号。

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