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雷達(dá)是利用電磁波傳播過程中折射性和快速性而研發(fā)的一種空間測(cè)距電子儀器,，初用于國(guó)防及航空導(dǎo)航。隨著科學(xué)技術(shù)的推廣,，雷達(dá)逐漸用于工業(yè)和民用領(lǐng)域,，并衍生出眾多型號(hào)產(chǎn)品，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中液位測(cè)量的雷達(dá)液位計(jì)就是其中的一類,。
 

雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量原理

雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理和軍工中的雷達(dá)一樣,，都是通過電磁波的直線傳播特性測(cè)量周圍空間的凈空距離，即被測(cè)物體距離雷達(dá)的直線空間距離,，具體到工業(yè)生產(chǎn)中就是液體的液面到雷達(dá)天線的空高,。通過對(duì)雷達(dá)液位計(jì)組態(tài)可設(shè)定雷達(dá)天線到容器底部的垂直距離，根據(jù)已經(jīng)測(cè)得的液面空高就可計(jì)算出液體的液位高度,。

測(cè)量原理公式為H=L-CT/2

C為電磁波的波速即光速,， T為電磁波從發(fā)射到接收所用到的時(shí)間，L為雷達(dá)天線距離容器的低端的垂直高度,，H為被測(cè)液體的高度,。

工業(yè)中的液位檢測(cè)不同于軍工航空動(dòng)輒幾十上百千米的空間測(cè)距，生產(chǎn)中的液位檢測(cè)距離都較小,，高范圍的儲(chǔ)罐液位檢測(cè)也就一二十米的垂直高度,，這樣的距離空間相對(duì)于光速傳播的電磁波來說可以忽略不計(jì)，于是上述的測(cè)量方式很難實(shí)現(xiàn),，因?yàn)槿祟悷o法制造出不用時(shí)間的電路處理儀表。

為使雷達(dá)測(cè)距應(yīng)用于工業(yè)中的液位檢測(cè),，生產(chǎn)廠商使用了高頻的無線電波,，使用線性調(diào)頻連續(xù)測(cè)距的方法，讓天線發(fā)射的電磁波的頻率隨著時(shí)間進(jìn)行改變,，接收器接收到的反射電磁波頻率與此時(shí)的天線發(fā)射頻率是不同的,，通過計(jì)算兩者的頻率差，換算得出電磁波在空間傳播的時(shí)間，從而能夠計(jì)算出被測(cè)液位的高度,。雷達(dá)液位計(jì)的構(gòu)造

不同廠商所生產(chǎn)的雷達(dá)液位計(jì)形式各異,，但總體的部件大體是一致的，其主要包括電路部分（雷達(dá)波發(fā)生器,、信號(hào)檢測(cè),、信號(hào)處理），天線及接收器和安裝附件表體三大部分,。根據(jù)天線的不同,，雷達(dá)液位計(jì)可分為導(dǎo)波雷達(dá)和普通雷達(dá)兩大類型。

導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)

導(dǎo)波雷達(dá)是在電磁波發(fā)射器的下方安裝了一個(gè)金屬導(dǎo)波體,，讓高頻的無線電波沿著金屬體垂直向下傳播,，當(dāng)電磁波碰到被測(cè)物質(zhì)的液面時(shí)，電磁波會(huì)在接觸面反射,，沿著波導(dǎo)體垂直的返回到雷達(dá)液位計(jì)天線內(nèi)部的接收器中,，然后處理電路進(jìn)行分析計(jì)算，得出被測(cè)液體的液面高度,。根據(jù)金屬導(dǎo)波體的不同,，導(dǎo)波雷達(dá)又分為纜式和桿式兩大類。

纜式導(dǎo)波雷達(dá)的導(dǎo)波體為一個(gè)柔性的不銹鋼金屬繩,，其末端栓一金屬重物,，以保證金屬繩在被測(cè)液體中垂直的伸入到容器底部，防止金屬繩在使用中漂浮擺動(dòng)而彎曲,。這樣結(jié)構(gòu)的雷達(dá)液位計(jì)主要用于底下罐,、零位罐等地面以下的液位測(cè)量中。

桿式導(dǎo)波雷達(dá)的波導(dǎo)體根據(jù)導(dǎo)波桿及天線的不同又分為很多種,，有金屬桿式的導(dǎo)波雷達(dá),，有通過金屬管的喇叭天線式的導(dǎo)波雷達(dá)，有帶有旁通測(cè)量筒的導(dǎo)波雷達(dá),。這些導(dǎo)波雷達(dá)主要用于高出地面的儲(chǔ)罐液位測(cè)量或生產(chǎn)設(shè)備塔器儲(chǔ)罐可以側(cè)裝旁通管的液位測(cè)量,。 西安賽譜自動(dòng)化儀表技術(shù)有限公司

普通雷達(dá)液位計(jì)

普通雷達(dá)液位計(jì)的天線，只是一個(gè)電磁波的發(fā)射接受裝置,，其電磁波發(fā)射后通過氣相自由傳播,，由于雷達(dá)液位計(jì)電磁波為高頻的微波信號(hào)發(fā)散傳播性差，而且被測(cè)液體距離雷達(dá)液位計(jì)的高度小,，其電磁波傳播過程可看成垂直傳播,，因此這種雷達(dá)液位計(jì)滿足液位測(cè)距要求。相對(duì)于導(dǎo)波雷達(dá)少了導(dǎo)波體節(jié)省費(fèi)用方便安裝,，在儲(chǔ)罐等較高液位測(cè)量中得到大量的應(yīng)用,。

根據(jù)天線的不同生產(chǎn)廠商制作了不同型號(hào)的雷達(dá)液位計(jì),，以適應(yīng)不同工況環(huán)境。廠里使用的普通雷達(dá)液位計(jì)的天線有喇叭口,、水滴形（防液體揮發(fā)凝結(jié)）,、偏心型（防多重反射電磁波干擾）、寬口喇叭口（防氣相介質(zhì)衰減電磁波）四種類型,。

電路處理部分

根據(jù) 雷達(dá)液位計(jì)處理電路的復(fù)雜程度,，雷達(dá)液位計(jì)分為單路測(cè)量的普通模式和多重處理信號(hào)的總線模式。多重信號(hào)處理不僅能處理雷達(dá)電磁波測(cè)距的液位信號(hào)也可處理熱電阻的溫度測(cè)量信號(hào),，并可通過總線的方式把多臺(tái)雷達(dá)液位計(jì)連接起來,，通過一根總線遠(yuǎn)傳到控制室內(nèi)。適用于儲(chǔ)罐眾多布局分散的大中型儲(chǔ)罐系統(tǒng)的液位測(cè)量,，節(jié)約了傳輸線纜的鋪設(shè)和費(fèi)用,。

雷達(dá)液位計(jì)故障分析及處理

雷達(dá)液位計(jì)從測(cè)量原理上看是一種高精度的測(cè)距儀表，雷達(dá)液位計(jì)制造廠商也大肆介紹雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn),，如可用于工藝過程中揮發(fā)性氣體,、高溫、高壓,、蒸汽,、真空及高粉塵等惡劣環(huán)境的要求，可對(duì)不同料位進(jìn)行連續(xù)測(cè)量,，但實(shí)際使用中雷達(dá)液位計(jì)常出現(xiàn)很多問題甚至失靈無法使用,。

雷達(dá)液位計(jì)電磁波選取依據(jù)

由雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理可見，雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量過程中的核心是電磁波傳播過程中頻率波的改變范圍,，因此天線所接受的雷達(dá)波的頻率,，是液位測(cè)量的關(guān)鍵依據(jù)。

雷達(dá)液位計(jì)在使用中天線到被測(cè)液體的液面的空間凈空中,，充斥著各種頻率的電磁波,，這些電磁波大部分都會(huì)通過各種反射、折射傳播到天線內(nèi)部的接收器中,，因此雷達(dá)液位計(jì)的接收器接收到的電磁波是一系列的大量的不同頻率的電磁波,。

怎樣從這雜亂的電磁波中選出真實(shí)的液面反射來的電磁波，是雷達(dá)液位計(jì)能否準(zhǔn)確測(cè)量液位的關(guān)鍵,，這就需要一個(gè)選頻電路,。選頻電路選擇的依據(jù)是根據(jù)接受到的電磁波的能量來進(jìn)行衡量。

電磁波在傳播過程中受氣相介質(zhì),，被測(cè)介質(zhì)的反射折射,，金屬容器壁等物質(zhì)的碰撞吸收，能量會(huì)不斷減弱,，反射的次數(shù)越多能量損失越大,，經(jīng)過的距離越長(zhǎng)能量損失越大。由于電磁波是垂直于被測(cè)液體的液面發(fā)射,，其電磁波在被測(cè)液面的反射率大（折射率?。山茷槿瓷?，其在被測(cè)液體液面的能量損失,，是所有電磁波回波損失小的。垂直于被測(cè)液面的空間距離是所有電磁波傳播中短的距離,，這個(gè)反射的電磁波在氣相空間傳播中能量損失也是小的,，由此兩點(diǎn)被測(cè)液位反射回來的電磁波的能量是所有電磁波頻譜中大的，由此雷達(dá)液位計(jì)的選頻電路得出被測(cè)液體的空高,，從而計(jì)算得出被測(cè)液體的高度

雷達(dá)液位計(jì)使用中的問題

雷達(dá)液位計(jì)電磁波選頻可以知道,，返回接收器的電磁波的能量大小是雷達(dá)液位計(jì)選用電磁波頻率的依據(jù)，從而決定著雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確性,。如果正常使用中,，被測(cè)液體所反射的電磁波的能量不是高的電磁波，那么雷達(dá)液位計(jì)就會(huì)選用其他的不真實(shí)的電磁波頻譜,，此時(shí)就會(huì)造成被測(cè)液位失真,。

造成這種現(xiàn)象的原因，大體可以歸為以下幾點(diǎn)：

一,、被測(cè)液體與雷達(dá)天線之間的凈空中有較大面積的反射物,，致使電磁波在到達(dá)液面之前被反射。造成這種現(xiàn)象的原因主要為：

1,、被測(cè)容器內(nèi)部有攪拌器,、加熱盤管、管線等金屬物體,，如果這些金屬體裸露在被測(cè)液體的外部,，而且正處于電磁波垂直傳播的方向，如攪拌機(jī)旋轉(zhuǎn)中的漿液轉(zhuǎn)動(dòng),，就會(huì)造成電磁波被提前反射回來,，而造成被測(cè)液位偏高。

2,、雷達(dá)液位計(jì)安裝地點(diǎn)距離容器壁太近或不垂直與被測(cè)液面,，使電磁波在傳播中照射到容器內(nèi)壁而提前反射回來；電磁波在被測(cè)液面反射過程中沒有原路返回（斜射時(shí)）,，致使雷達(dá)液位計(jì)檢測(cè)不到反射電磁波,；液面反射的電磁波經(jīng)多重反射能量損失過多，而沒有被選頻電路選中,，以上多種情況造成雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量失真,。

二,、波導(dǎo)體（繩纜、桿）上有掛料,，電磁波沿著波導(dǎo)體傳播中,，在沒有到達(dá)液面前遇到波導(dǎo)體上面的掛料而反射回來，產(chǎn)生虛假液位,。安裝的波導(dǎo)管不垂直與雷達(dá)液位計(jì),，造成電磁波斜射到波導(dǎo)管的內(nèi)壁，而產(chǎn)生如同容器內(nèi)壁一樣的反射或多重反射而使測(cè)量失真,。
 

三,、被測(cè)液體與雷達(dá)天線之間的凈空中，氣相介質(zhì)蒸汽濃度太大,，致使電磁波在空間傳播中,，能量損失太大，甚至反射波根本到達(dá)不了雷達(dá)液位計(jì)的接收器,。

被測(cè)液體有加熱要求,，上部安裝攪拌機(jī)的情況下尤其嚴(yán)重，由于被測(cè)液體在加熱攪拌中不斷有蒸汽揮發(fā),，會(huì)造成液面以上的空間中充滿了高濃度的介質(zhì)蒸汽,，其微小的液體顆粒不僅對(duì)電磁波產(chǎn)生漫反射而且會(huì)吸收大量的電磁波能量，使電磁波出現(xiàn)很大衰減,，造成雷達(dá)天線無法接受回波信號(hào),。

被測(cè)液體中含有水份時(shí)，揮發(fā)的水蒸氣對(duì)于電磁波的吸能更加嚴(yán)重,。由于水汽具有易冷凝的特性,，氣相空間含有的水汽在罐頂罐壁附近會(huì)逐漸冷凝，積聚在一起形成較大的水汽滴,，充斥在液位上方的空間里,，對(duì)于電磁波具有強(qiáng)烈的吸能作用，致使電磁波的能量衰減過大無法到達(dá)雷達(dá)接收器,，造成雷達(dá)液位計(jì)*失去工作能力,。

四、雷達(dá)液位計(jì)天線附著贓物,，致使電磁波剛剛發(fā)射出就被反射回來,，甚至根本發(fā)射不出去。這樣的狀況即使使用防凝結(jié)的水滴形天線,，也無法避免雷達(dá)液位計(jì)的突然失靈,。

雷達(dá)液位計(jì)天線附著贓物是被測(cè)介質(zhì)揮發(fā)的升級(jí)加重，被測(cè)液體凈空中大量充斥著氣相蒸汽，其會(huì)附著在雷達(dá)液位計(jì)的天線上,，特別是易冷凝的高粘介質(zhì),，雷達(dá)液位計(jì)安裝在儲(chǔ)罐頂部溫度較低，揮發(fā)的介質(zhì)蒸汽極易在雷達(dá)天線上凝析附著,，造成電磁波發(fā)射困難,，情況嚴(yán)重時(shí)介質(zhì)甚至在天線上結(jié)焦，損壞天線,。

同樣被測(cè)介質(zhì)含有水份時(shí)，水汽易在天線上附著,，致使電磁波發(fā)射不出去,，使雷達(dá)液位計(jì)*失靈。

五,、雷達(dá)液位計(jì)電路中的保護(hù)措施,。雷達(dá)液位計(jì)是一種高科技的測(cè)量?jī)x表價(jià)格昂貴，處于對(duì)儀表本身安全防護(hù)的需要,，制造廠商普遍在電路中設(shè)置了很多保護(hù)措施,，如超溫保護(hù)、低電壓保護(hù),，高液位保護(hù),，運(yùn)行故障保護(hù)以及數(shù)據(jù)保持，錯(cuò)誤鎖定等液位檢測(cè)防護(hù)措施,。這些防護(hù)措施在日常使用中,，如果雷達(dá)液位計(jì)出現(xiàn)問題，安全保護(hù)就會(huì)動(dòng)作,，造成雷達(dá)液位計(jì)停止工作,，此時(shí)需要查找故障原因，清除恢復(fù)后雷達(dá)液位計(jì)才能正常使用,。防護(hù)功能隨廠商不同而設(shè)置,，集成度高的防護(hù)措施多。如總線式的多功能雷達(dá)液位計(jì),，其本身的防護(hù)措施就非常多,，日常維護(hù)要非常熟悉。