雷达物位计的测量原理与分类

雷达液位计'>雷达液位计的测量原理和分类

测量原理雷达液位计主要由雷达探测器（主仪表）和雷达显示仪表（副仪表）组成。雷达探测器主要由三部分组成：主体，连接法兰和天线。天线分为两种：喇叭型和直接连接到波导。雷达指示器提供与主机相连的RS-485接口，该RS-485接口可以传输诸如液位和警报信号之类的参数，还可以通过主机控制智能雷达指示器。

雷达探测器使用线性调频连续波测距原理：天线发射的微波是对频率波进行线性调制的连续波。当天线接收到回声时，天线的传输频率已经改变。可以根据回波和发射波之间的频率差来计算材料表面之间的距离。 FMCW方法的测量电路更加复杂，因此测量精度更高，干扰回波也更容易消除。通常用于更精确的测量方案。雷达探测器的主体包括微波信号源和信号处理部分。在工作过程中，微波信号源输出恒定幅度的线性调频微波信号，产生的频率输出如图1所示：

发射频率随时间线性增加，并且增加的斜率为k。当发射的连续波遇到液面发射时，发射信号的频率在图1中用虚线表示，它比发射信号A落后一定时间τ。

根据微波传播原理：

τ= 2R / C（1）

其中C是微波在3×108km / s空间中的传播速度，R是液位与雷达液位仪之间的距离。

由于回波信号频率的滞后，反射频率与发射信号频率之差为：

f =kτ（2）

将以上两个公式组合后，您将得到：

R = C×f / 2k

显然，R和f成正比。反射液位离液位计越远，差频f越大。因此，可以计算出天线到反射面的距离。

信号处理部分通过使用快速傅立叶变换（FFT）测量混合信号频谱来处理回波信号和发射信号的混合信号，以计算混合信号，并从中分析混合信号频谱，然后消除干扰信号，然后确定天线到反射界面的距离以完成测量。

2.2优点和特征

雷达液位计采用非接触式测量方法。当前，更成熟的非接触式测量技术是超声，核辐射和微波。在化学，石油化工和其他过程工业中，被测介质通常具有复杂的工作条件，例如高温，高压，腐蚀，挥发和冷凝，以及测量仪器的防爆要求。与超声波相比，微波传播特性决定了雷达液位计的优势：

1）定向传播。

2）准光学特性。

3）良好的传输特性。

4）介质对微波的吸收与介质的介电常数成正比。

由其自身的特性决定，雷达液位计在使用中具有以下优点：

1）连续且准确的测量：因为雷达液位计不与被测介质接触，并且几乎不受温度，压力，气体等的影响。

2）维护方便，操作简单：雷达液位计具有故障报警和自诊断功能。

3）应用范围广：非接触式测量，方向性好，传输损耗低，可测量的介质更多。

4）安装简便：在各种行业应用中，雷达液位计可以直接安装在储罐顶部，安装非常简单。

雷达液位计通常分为脉冲雷达和调频连续波雷达（FMCW）。脉冲雷达的工作模式类似于超声波液位计的工作模式：天线会定期发出微波脉冲并接收材料的表面回波。同时，对回波信号进行分析和处理，以确认有效回波并根据其计算电平。线性调频连续波测距原理：天线发射的微波是对频率波进行线性调制的连续波。当天线接收到回声时，天线的传输频率已经改变。可以根据回波和发射波之间的频率差来计算材料表面之间的距离。

2.3特征分类

根据发射雷达波的频率分为高频雷达和低频雷达。根据高频雷达发射的20 GHz以上高频微波的波特性：速度=波长*频率，我们可以知道24 GHz高频微波的波长比其他频段的雷达波短得多。一般而言，固体材料表面的形状是倾斜且粗糙的，并且较小的波长可以确保所发射的雷达波可以在ZDCD上反射回粗糙固体表面上的雷达探头。因此，高频雷达主要用于固体介质和大范围场合的测量。低频雷达发射的微波频率为100MHZ〜6MHZ，主要用于液体介质和小范围场合的测量。

根据天线的形式，可以分为普通雷达和导波雷达。普通雷达发射的微波在太空中传播。导波雷达是一种通过波导发送和接收电磁波的物位测量仪器。

导波雷达测量的原理是基于电磁波的时域反射率。当将此原理用于液位测量时，微波发生器每秒产生200,000个能量脉冲，并将其发送到波导，波导和液面。当波导接触时，波导在气体和液体中的电导率完全不同。波导的电导率的这种变化使波导的阻抗发生熔融变化，从而产生原始脉冲的水平反射。