西門子雷達(dá)物位計工業(yè)首用產(chǎn)品
雷達(dá)物位計的基本設(shè)定
1）根據(jù)物位計測量儲罐的形狀，設(shè)定儲罐特性,。
2）根據(jù)檢測介質(zhì)的特性設(shè)定介電常數(shù),。
3）在過程條件一項選擇所測介質(zhì)的過程變化情況，如果是桿式的雷達(dá)物位計,，還應(yīng)該設(shè)定探頭底部的接觸情況,。
4）接下來按照工藝要求設(shè)定物位計的空標(biāo)和滿標(biāo)值，如果是導(dǎo)波管的還應(yīng)該設(shè)定導(dǎo)波管的直徑,。
5）根據(jù)設(shè)定的空標(biāo)值做全程抑制,。

西門子雷達(dá)物位計工業(yè)首用產(chǎn)品，在公司的生產(chǎn)車間,，物位作為重要的過程參數(shù)已成為判斷生產(chǎn)過程的效率,、工作狀況及經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)，物位測量儀表在連續(xù)與離散控制系統(tǒng)中的作用日趨突出，業(yè)主對測量儀表的精確測量,、穩(wěn)定可靠,、多功能、智能化的要求也越來越高,。雷達(dá)物位計是近年逐步在現(xiàn)場應(yīng)用的*測量技術(shù),。在使用過程中也暴露出一些問題，主要是設(shè)計選型失誤,。由于雷達(dá)物位計種類和品牌較多,，如果在設(shè)計階段不能結(jié)合工礦條件選擇適宜的產(chǎn)品，就可能造成雷達(dá)物位計無法正常使用,。

1.概述
西門子雷達(dá)物位計進(jìn)入市場，由于測量精度高,、耐高溫高壓的能力強(qiáng),，以及采用非接觸的測量方式，成為過程控制工業(yè)罐區(qū)物位監(jiān)測的*儀表,，受到廣大技術(shù)人員的歡迎,。

2．雷達(dá)物位計的測量原理與分類
2.1測量原理
西門子雷達(dá)物位計主要由雷達(dá)探測器（一次表）和雷達(dá)顯示儀（二次表）組成。雷達(dá)探測器主要由主體,、連接法蘭和天線三部分組成,。天線分為喇叭型和直接與波導(dǎo)管連接兩種形式。雷達(dá)顯示儀提供連接上位計算機(jī)的RS-485接口,，可以傳遞物位等參數(shù)及報警信號,，亦可通過上位計算機(jī)對智能雷達(dá)顯示儀進(jìn)行控制。

雷達(dá)探測器采用的是線性調(diào)頻連續(xù)波測距原理：天線發(fā)射的微波是頻率波線性調(diào)制的連續(xù)波,，當(dāng)回波被天線接收到時,，天線發(fā)射頻率已經(jīng)改變。根據(jù)回波與發(fā)射波的頻率差可以計算出物料面的距離,。FMCW方式測量線路較復(fù)雜,，從而測量精確度較高，同時干擾回波也較易去除,，一般用于較的測量方案,。雷達(dá)探測器的主體中包括微波信號源、信號處理部分,。工作過程中,，微波信號源輸出一個波幅恒定的線性調(diào)頻的微波信號，其產(chǎn)生的頻率輸出：發(fā)射頻率隨時間線性增加,，增加的斜率為k,，當(dāng)發(fā)射出去的連續(xù)波遇到液面發(fā)射時，發(fā)射回來的信號頻率如圖1中點劃線所示，它比發(fā)射信號滯后了一定時間τ,。西門子雷達(dá)物位計工業(yè)首用產(chǎn)品

根據(jù)微波傳播原理知道：
τ＝2R/C（1）
式中C是微波在空間中的傳播速度3×108km/s,，R是液面距雷達(dá)物位儀的距離。
由于回波信號頻率的滯后,，使得反射頻率與發(fā)射信號頻率之間的差頻為：
f=kτ（2）
將以上兩式合并后可以得到：
R=C×f/2k
顯然R與f是成正比的,，反射液面離物位儀的距離越遠(yuǎn)所產(chǎn)生的差頻頻率f越大，因此可計算天線到反射面的距離,。
信號處理部分則對回波信號與發(fā)射信號的混合信號進(jìn)行處理,，通過測量混合信號頻譜，用快速傅立葉變換（FFT）來計算混合信號,，從中對混合信號頻譜進(jìn)行分析,，排除掉干擾信號，然后確定天線到反射界面的距離,，從而完成測量,。

2.2優(yōu)點特性
雷達(dá)物位計采用非接觸式測量方法。目前較成熟的非接觸測量技術(shù)有超聲波,、核輻射和微波,。而在化工、石化等過程工業(yè)領(lǐng)域,，由于被測介質(zhì)普遍存在高溫,、高壓、腐蝕,、揮發(fā),、冷凝等復(fù)雜工況，且對測量儀表有防爆要求,。相比與超聲波,，微波傳播的自身特點決定了雷達(dá)物位計的使用優(yōu)勢：
1)定向傳播。
2)準(zhǔn)光學(xué)特性,。
3)傳輸特性好,。
4)介質(zhì)對微波吸收與介質(zhì)的介電常數(shù)成比例。

由其自身特性決定,，雷達(dá)物位計在使用上具有以下優(yōu)勢：
1)連續(xù)準(zhǔn)確測量：由于雷達(dá)物位計不與被測介質(zhì)接觸,，且受溫度、壓力,、氣體等影響非常小,。
2)維護(hù)方便，操作簡單：雷達(dá)物位計具有故障報警及自診斷功能,。
3)適用范圍廣：非接觸式測量,，方向性好,，傳輸損耗小，可測介質(zhì)多,。
4)安裝簡單：在各行業(yè)應(yīng)用中,，雷達(dá)物位計可直接安裝到儲罐頂部，安裝十分簡單,。
雷達(dá)物位計通常分為脈沖雷達(dá)和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)（FMCW）兩種,。脈沖雷達(dá)的工作模式與超聲物位計相似:天線周期地發(fā)射微波脈沖，并接收物料面回波,，同時對回波信號進(jìn)行分析處理,，確認(rèn)有效回波，據(jù)之計算物位,。線性調(diào)頻連續(xù)波測距原理：天線發(fā)射的微波是頻率波線性調(diào)制的連續(xù)波,，當(dāng)回波被天線接收到時，天線發(fā)射頻率已經(jīng)改變,。根據(jù)回波與發(fā)射波的頻率差可以計算出物料面的距離,。E+H公司的雷達(dá)物位計基本采用脈沖雷達(dá)原理。西門子公司LR400系列采用調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)原理,，LR300系列采用脈沖雷達(dá)原理。

2.3特性分類
按發(fā)射雷達(dá)波的頻率分,，可分為高頻雷達(dá)和低頻雷達(dá),。高頻雷達(dá)發(fā)射的20GHz以上的高頻微波，根據(jù)波的特性：速度=波長*頻率,，我們可以得知24GHz高頻的微波的波長較其他頻段的雷達(dá)波的波長要短的多,。一般的講，固體料面的形狀是傾斜而且粗糙的,，較小的波長可以zui大程度上保證發(fā)射出去的雷達(dá)波能夠在粗糙的固體表面zui大程度地被反射回雷達(dá)探頭,。因而高頻雷達(dá)主要應(yīng)用于固體介質(zhì)和大量程場合的測量。低頻雷達(dá)發(fā)射微波頻率在100MHZ~6MHZ,，主要應(yīng)用于液體介質(zhì)和小量程場合的測量,。

按天線的形式分，可分為普通雷達(dá)和導(dǎo)波雷達(dá),。普通雷達(dá)發(fā)射的微波通過空間傳播,。導(dǎo)波雷達(dá)則是通過波導(dǎo)體傳導(dǎo)來發(fā)射和接收電磁波的物位測量儀表。
導(dǎo)波雷達(dá)測量原理的基礎(chǔ)是電磁波的時域反射性,，該原理用于物位測量時,，微波發(fā)生器每秒中產(chǎn)生20萬個能量脈沖并發(fā)送入波導(dǎo)體，波導(dǎo)體與液體表面的接觸時,，由于波導(dǎo)體在氣體中和液體中的導(dǎo)電性能大不相同,，這種波導(dǎo)體導(dǎo)電性的改變使波導(dǎo)體的阻抗發(fā)生聚燃變化,，從而產(chǎn)生一個物位反射原始脈沖。

3．雷達(dá)物位計使用的注意事項
3.1介電常數(shù)的影響
低介電常數(shù)和變介電常數(shù)的被測介質(zhì),，優(yōu)選導(dǎo)波雷達(dá),。低介電常數(shù)液體介質(zhì)反射信號弱，信號衰減嚴(yán)重,，物位波動和泡沫散射引起信號減弱,，罐內(nèi)障礙物反射引起虛假信號，為此就需要發(fā)射較強(qiáng)的電磁波信號,，并采用功能強(qiáng)的微處理器進(jìn)行復(fù)雜的信號處理,。這就使得常規(guī)交流供電雷達(dá)物位計價格非常昂貴，但仍難以較好的解決在上述條件下的物位測量問題,。導(dǎo)波雷達(dá)和常規(guī)雷達(dá)一樣,，采用傳輸時間來測量介質(zhì)物位，信號自烴類液體表面或自水面反射回傳的時間一樣的,，不同的只是信號幅度的差別,。普通雷達(dá)須考慮介質(zhì)的影響，比較難辯識返回的各種信號,，從雜散信號中檢出真正的物位信號,，而導(dǎo)波雷達(dá)僅需測量電磁波的傳輸時間即可，無需信號的處理和辨別,。

3.2固體物料測量
對于粉狀物料,，可以選擇纜式導(dǎo)波雷達(dá)。由于微波在鋼纜中傳輸,，物料在輸送過程中產(chǎn)生的粉塵對測量沒有影響,。閃速爐的精礦、石英,、粉煤均采用E+H公司的FMP40系列的纜式導(dǎo)波雷達(dá),，測量效果良好。對于顆粒狀或塊狀物料,，須選用高頻雷達(dá)物位計,。而且微波的發(fā)射角愈小愈好。因為微波的頻率越高,，微波的波長越短,，保證發(fā)射出去的雷達(dá)波能夠在粗糙的固體表面zui大程度地被反射回雷達(dá)探頭，發(fā)射角愈小,，形成雜波和漫發(fā)射的概率就越小,。

3.3液體、物位的測量
對于液面相對平穩(wěn)的罐體,，且被測液體的介電常數(shù)較高,，可以選擇普通雷達(dá)物位計,。對于液面波動大、或帶有攪拌的罐體,，或被測液體的介電常數(shù)較低,，應(yīng)優(yōu)選導(dǎo)波雷達(dá)。因為導(dǎo)波管對液面有整型作用,，且導(dǎo)波雷達(dá)的微波反射不易受環(huán)境條件變化的影響,。被測液體的介電常數(shù)和密度變化對測量結(jié)果沒有影響。對于被測液體的粘度≥500cst,，且液體粘附性較強(qiáng)的情況,，不能選擇導(dǎo)波管方式測量，因為粘附和結(jié)晶會堵死導(dǎo)波管,。從而形成虛假物位,。可以選擇導(dǎo)波桿方式來測量,。當(dāng)介質(zhì)在探頭上的涂污對測量物位的影響可分為兩種：膜狀涂污和橋接,。膜狀涂污是在物位降低時，高粘液體或輕油漿在探頭上形成的一種覆蓋層,。由于這種涂污在探頭上涂層均勻,，因此對測量基本無影響；但橋接性涂污的形成卻能導(dǎo)致明顯的測量誤差,，當(dāng)塊狀或條狀介質(zhì)污垢粘結(jié)于波導(dǎo)體上或橋接于兩個波導(dǎo)體之間時,，就會在該點測得虛假物位。

3.4雷達(dá)物位計的基本設(shè)定
1)根據(jù)物位計測量儲罐的形狀,，設(shè)定儲罐特性。
2)根據(jù)檢測介質(zhì)的特性設(shè)定介電常數(shù),。
3)在過程條件一項選擇所測介質(zhì)的過程變化情況,，如果是桿式的雷達(dá)物位計，還應(yīng)該設(shè)定探頭底部的接觸情況,。
4)接下來按照工藝要求設(shè)定物位計的空標(biāo)和滿標(biāo)值,，如果是導(dǎo)波管的還應(yīng)該設(shè)定導(dǎo)波管的直徑。
5)根據(jù)設(shè)定的空標(biāo)值做全程抑制,。

4．結(jié)束語
近年來,，中國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，石油,、化工,、醫(yī)藥、食品等過程工業(yè)領(lǐng)域?qū)走_(dá)物位計的需求也將越來越大,。相信雷達(dá)物位計將會有更好的明天,，我們將不斷提高現(xiàn)有雷達(dá)物位計技術(shù)水平和開發(fā)新型的物位計,，為用戶提供更好的服務(wù)。Madshen品牌具有美國知識產(chǎn)權(quán)雷達(dá)物位計的面世,，為中國用戶提供了更大的選擇空間,，也為他們優(yōu)化成本、合理配置資源提供了更大的方便,。

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