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摘要:液位測(cè)量辦法有很多種,，其中雷達(dá)液位計(jì)以其耐磨損、耐老化功能高,、測(cè)量分辨率初等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)中失掉了普遍使用?，F(xiàn)引見(jiàn)非接觸式雷達(dá)液位計(jì)的任務(wù)原理，并就介質(zhì)的溫度,、壓力和成分惹起的非接觸式雷達(dá)液位計(jì)誤差停止重點(diǎn)剖析,，zui初依據(jù)某電廠的使用實(shí)例對(duì)非接觸式雷達(dá)液位計(jì)停止了誤差剖析。

0引言

        雷達(dá)液位計(jì)是應(yīng)用電磁波在被測(cè)物料面上的反射及其在空間的行程工夫來(lái)測(cè)量物位的,，其抗攪擾功能好,、耐低溫高壓、耐老化功能好、裝置方便且精度高,，所以使用越來(lái)越普遍,。隨著液位測(cè)量技術(shù)的開(kāi)展，雷達(dá)液位計(jì)己逐步成爲(wèi)主流的工業(yè)液位計(jì)之一,，并普遍使用于電力范疇,，對(duì)該類(lèi)儀表的誤差剖析,，有助于研討目前雷達(dá)液位計(jì)在電廠設(shè)計(jì)中使用的合感性,，并可指點(diǎn)電廠設(shè)計(jì)任務(wù)。

1,、非接觸式雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量原理

        雷達(dá)液位計(jì)周期性地向被測(cè)物料面發(fā)射電磁波脈沖,，當(dāng)接納到被測(cè)物料面上反射回來(lái)的回波后，測(cè)量?jī)烧吖し虿?，即電磁波脈沖的行程工夫,，來(lái)計(jì)算物料面的間隔，如圖1所示,，即:

                              h=H-t/2(1)式中,，h爲(wèi)液位;H爲(wèi)罐高;:爲(wèi)電磁波速度;t爲(wèi)電磁波脈沖從發(fā)射到接納到回波的行程工夫。

雷達(dá)液位計(jì)原理表示圖

2,、非接觸式雷達(dá)液位計(jì)的誤差剖析

    由式(1)可以看出,，液位h和罐高H是固定的，電磁波脈沖工夫t次要取決于液位計(jì)自身的元器件質(zhì)量和回波處置軟件等,，因而,，惹起雷達(dá)液位計(jì)誤差的次要要素是電磁波在介質(zhì)中的傳達(dá)速度。

2.1電磁波的傳達(dá)速度

    電磁波在真空中的傳達(dá)速度由下式給出:

式中,，Go爲(wèi)電磁波在真空中的傳達(dá)速度,，Eo爲(wèi)真空介電常數(shù)，Uo爲(wèi)真空磁導(dǎo)率,。

    介電常數(shù)E是介質(zhì)的一個(gè)特性,，它影響電荷互相作用力的大小，介電常數(shù)越大,，兩個(gè)電荷之間的作用力越小,。真空中的介電常數(shù)。0=8.854 X 10-12 F/m,。某種介質(zhì)的介電常數(shù)對(duì)真空介電常數(shù)的比被稱(chēng)爲(wèi)介電常數(shù)Er,，它是一個(gè)無(wú)量綱的參數(shù)，即:

        在使用電磁波來(lái)檢測(cè)物位時(shí),，被測(cè)物料的介電常數(shù)一是十分重要的,，它會(huì)影響到電磁波的傳達(dá)速度，關(guān)于介電一常數(shù)低的被測(cè)物料，局部電磁波能量將穿入物料,，剩下的局部能量將從料面上反射,。當(dāng)介電常數(shù)Er<2時(shí)，非接觸式雷達(dá)液位計(jì)將難以完成測(cè)量,。

        電磁波的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量對(duì)電磁波的速度影響次要表現(xiàn)在磁導(dǎo)率U,，磁導(dǎo)率Ur是介質(zhì)內(nèi)磁導(dǎo)率U與真空磁導(dǎo)率Uo的比。就電磁波在非磁性氣體和蒸汽中的傳達(dá)速度而言,，磁導(dǎo)率的影響微乎其微,，而與介電常數(shù)相比，它對(duì)電磁波的反射也沒(méi)有本質(zhì)的影響,。關(guān)于在被測(cè)物料上方的非磁性氣體,，其磁導(dǎo)率Ur=1。

        由于不同介質(zhì)的介電常數(shù)不同,，因而電磁波在其內(nèi)的傳達(dá)速度也不一樣,，某一介質(zhì)中的傳達(dá)速度由下式給出:

        式中，C爲(wèi)電磁波在介質(zhì)中的傳達(dá)速度;Co爲(wèi)電磁波在真空中的傳達(dá)速度;Er爲(wèi)介電常數(shù);Ur爲(wèi)磁導(dǎo)率,。

2.2   誤差剖析

        關(guān)于非接觸式雷達(dá)液位計(jì),，氣相介質(zhì)的溫度、壓力,、氣體成分等參數(shù)變化會(huì)惹起電磁波傳達(dá)速度變化,，由于傳達(dá)介質(zhì)的介電常數(shù)會(huì)變化，從而惹起雷達(dá)液位計(jì)誤差,。氣相介質(zhì)的介電常數(shù)由下式給出:

        式中,，Er爲(wèi)氣相介質(zhì)的介電常數(shù);ErN爲(wèi)介質(zhì)在規(guī)范形態(tài)下一的介電常數(shù);Tn爲(wèi)規(guī)范形態(tài)下的溫度，即273 K;Pn爲(wèi)規(guī)范形態(tài)下的壓力,，即100 kPa ; T爲(wèi)進(jìn)程溫度;P爲(wèi)進(jìn)程壓力,。

        式((5)中，一些常用氣體在規(guī)范形態(tài)下的介電常數(shù)如表1所示,。

        將式(5)代入式(4)中,，便失掉在實(shí)踐工況下，電磁波在氣相介質(zhì)中的傳達(dá)速度爲(wèi):

公式6

常用氣體在規(guī)范形態(tài)下的介電常數(shù)Er n

        由式(5)和式(6),，就可以依據(jù)實(shí)踐的工況條件,，即氣相介質(zhì)的溫度、壓力,、氣體成分等參數(shù),，計(jì)算出不同氣相介質(zhì)的介電常數(shù)和電磁波的傳達(dá)速度，從而計(jì)算出雷達(dá)液位計(jì)在實(shí)踐工況條件下的誤差,，同時(shí)可以獨(dú)自剖析進(jìn)程溫度和壓力的變化惹起的誤差,。

3 某電廠設(shè)計(jì)中非接觸式雷達(dá)液位計(jì)誤差剖析

        從某電廠設(shè)計(jì)文件的信息中可以看出,，非接觸式雷達(dá)液位計(jì)次要使用在罐體和地坑中，大局部?jī)x表的測(cè)量精度要求爲(wèi)士2.5%,。上面以其中某零碎的水箱液位測(cè)量爲(wèi)例,，就某電廠設(shè)計(jì)中的非接觸式雷達(dá)液位計(jì)停止誤差剖析。

3.1狀況引見(jiàn)

        某零碎的水箱液位測(cè)量選用非接觸式雷達(dá)液位計(jì),，當(dāng)液位降至低整定值時(shí),，翻開(kāi)補(bǔ)水閥門(mén)，當(dāng)液位升至高整定值時(shí),，封閉補(bǔ)水閥門(mén),。儀表次要數(shù)據(jù)狀況如表2所示。

某零碎非接觸式雷達(dá)液位計(jì)的次要數(shù)據(jù)

    儀表的測(cè)量環(huán)境良好,，無(wú)泡沫,、粉塵、液面動(dòng)搖,、結(jié)晶等狀況，依據(jù)電廠zui終選用儀表的相關(guān)材料,，采用儀表的精度可以到達(dá)士2 mm.

3.2儀表誤差剖析

        罐體的上部介質(zhì)是氮?dú)?，由?中數(shù)據(jù)可以查得，氮?dú)庠谝?guī)范形態(tài)下的介電常數(shù)ErN爲(wèi)1.000 576,，進(jìn)程相對(duì)壓力P爲(wèi)1.134 kPa,，進(jìn)程溫度T爲(wèi)65.6 0C，即338.6 K,，將以上數(shù)據(jù)代入式(5)和式((6),，失掉儀表在實(shí)踐工況下的介電常數(shù)和電磁波傳達(dá)速度:

        通常雷達(dá)液位計(jì)是在規(guī)范形態(tài)下的空氣中校準(zhǔn)的，則校準(zhǔn)時(shí),，介質(zhì)的介電常數(shù)由表1可查得爲(wèi)1.000633,，代入式(4)，可求得校準(zhǔn)的電磁波傳達(dá)速度爲(wèi):

        由以上計(jì)算剖析可以得出,，只需供貨商可以保證儀表自身元器件和處置軟件的質(zhì)量,，并保證儀表在現(xiàn)場(chǎng)正確裝置，依據(jù)實(shí)踐工況條件,，儀表可以滿(mǎn)足其給出的士2mm的精度保證,，同時(shí)儀表選型也滿(mǎn)足工藝要求的士2.5%精度。以上剖析也證明了非接觸式雷達(dá)液位計(jì)的精度的確比擬高,，適用于很多精度要求高的場(chǎng)所,。

4   結(jié)語(yǔ)

        本文引見(jiàn)了非接觸式雷達(dá)液位計(jì)的任務(wù)原理，并就介質(zhì)的溫度,、壓力和成分惹起的非接觸式雷達(dá)液位計(jì)誤差停止了重點(diǎn)剖析,，zui初依據(jù)某電廠的使用實(shí)例對(duì)非接觸式雷達(dá)液位計(jì)停止了誤差剖析,，有助于研討目前雷達(dá)液位計(jì)在電廠中使用和選型的合感性。

        本文的某電廠非接觸式雷達(dá)液位計(jì)誤差剖析實(shí)例中,，環(huán)境條件無(wú)泡沫,、粉塵、液面動(dòng)搖,、結(jié)晶等狀況,，因而儀表自身的任務(wù)環(huán)境條件很好，在其他雷達(dá)液位計(jì)使用場(chǎng)所,，假如環(huán)境條件比擬惡劣,，或許裝置罐體和地坑的構(gòu)造復(fù)雜，再或許裝置方式不當(dāng),，都有能夠?qū)走_(dá)液位計(jì)的精度發(fā)生影響,，因而在后續(xù)剖析中可以針對(duì)詳細(xì)狀況，在本文的剖析辦法根底之上,，思索其他要素的影響,。