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雷達(dá)料位計(jì)的原理及應(yīng)用
一,、概述
料位是工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要參數(shù)。料位測量的方法很多,，針對不同的工況和介質(zhì)可以使用不同測量原理的料位計(jì),，吹氣法、靜壓式,、浮球式,、重錘式、超聲波等幾種常用的料位測量儀表,，都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍,。雷達(dá)料位計(jì)運(yùn)用*的雷達(dá)測量技術(shù),，以其優(yōu)良的性能,，尤其是在槽罐中有攪拌、溫度高,、蒸汽大,、介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)疤等惡劣的測量條件下,，顯示出性能,，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用
二、原理及技術(shù)性能
雷達(dá)波是一種特殊形式的電磁波,，雷達(dá)料位計(jì)利用了電磁波的特殊性能來進(jìn)行料位檢測,。電磁波的物理特性與可見光相似，傳播速度相當(dāng)于光速。其頻率為300MHz-3000GHz,。電磁波可以穿透空間蒸汽,、粉塵等干擾源，遇到障礙物易于被反射,，被測介質(zhì)導(dǎo)電性越好或介電常數(shù)越大,，回波信號的反射效果越好。
雷達(dá)波的頻率越高,，發(fā)射角越小,，單位面積上能量（磁通量或場強(qiáng)）越大，波的衰減越小,，雷達(dá)料位計(jì)的測量效果越好,。
１.雷達(dá)料位計(jì)的基本原理
雷達(dá)式料位計(jì)組成：它主要由發(fā)射和接收裝置、信號處理器,、天線,、操作面板、顯示,、故障報(bào)警等幾部分組成,。
發(fā)射－反射－接收是雷達(dá)式料位計(jì)工作的基本原理。雷達(dá)傳感器的天線以波束的形式發(fā)射最小5.8GHz的雷達(dá)信號,。反射回來的信號仍由天線接收,，雷達(dá)脈沖信號從發(fā)射到接收的運(yùn)行時(shí)間與傳感器到介質(zhì)表面的距離以及物位成比例。
即：h= H–vt/2
式中 h為料位,；H為槽高,； v為雷達(dá)波速度；t為雷達(dá)波發(fā)射到接收的間隔時(shí)間,；
２.雷達(dá)料位計(jì)測量料位的*技術(shù)：
(１)回波處理新技術(shù)的應(yīng)用
從雷達(dá)料位計(jì)的測量原理可以知道,，雷達(dá)料位計(jì)是通過處理雷達(dá)波從探頭發(fā)射到介質(zhì)表面然后返回到探頭的時(shí)間來測量料位的，在反射信號中混合有許多干擾信號,，所以,，對真實(shí)回波的處理和對各種虛假回波的識別技術(shù)就成為雷達(dá)料位計(jì)能夠準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵因素。
(２)測量數(shù)據(jù)處理：
由于液面波動(dòng)和隨機(jī)噪聲等因素的影響,，檢測信號中必然混有大量噪聲,。為了提高檢測的準(zhǔn)確度，必須對檢測信號進(jìn)行處理,，盡可能消除噪聲,。
經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用數(shù)據(jù)平滑方法可以達(dá)到滿意的效果,。此方法也可有效的克服罐內(nèi)攪拌器對測量的影響,。
(３)雷達(dá)料位計(jì)的特點(diǎn)：
由于雷達(dá)料位計(jì)采用了上述*的回波處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù),，加上雷達(dá)波本身頻率高，穿透性能好的特點(diǎn),，所以,，雷達(dá)料位計(jì)具有比接觸式料位計(jì)和同類非接觸料位計(jì)更加優(yōu)良的性能。
①可在惡劣條件下連續(xù)準(zhǔn)確地測量,。
②操作簡單,，調(diào)試方便。
③準(zhǔn)確安全且節(jié)省能源,。
④無需維修且可靠性強(qiáng),。
⑤幾乎可以測量所有介質(zhì)。
三,、安裝應(yīng)注意的問題
（１）當(dāng)測量液態(tài)物料時(shí),，傳感器的軸線和介質(zhì)表面保持垂直；當(dāng)測量固態(tài)物料時(shí),，由于固體介質(zhì)會(huì)有一個(gè)堆角,，傳感器要傾斜一定的角度。
（２）盡量避免在發(fā)射角內(nèi)有造成假反射的裝置,。特別要避免在距離天線最近的1/3錐形發(fā)射區(qū)內(nèi)有障礙裝置（因?yàn)檎系K裝置越近,，虛假反射信號越強(qiáng)）。若實(shí)在避免不了,，建議用一個(gè)折射板將過強(qiáng)的虛假反射信號折射走,。這樣可以減小假回波的能量密度，使傳感器較容易地將虛假信號濾出,。
（３）要避開進(jìn)料口,，以免產(chǎn)生虛假反射。
（４）傳感器不要安裝在拱形罐的中心處（否則傳感器收到的虛假回波會(huì)增強(qiáng)）,，也不能距離罐壁很近安裝,，最佳安裝位置在容器半徑的１／２處。
（５）要避免安裝在有很強(qiáng)渦流的地方,。如：由于攪拌或很強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)等,，建議采用導(dǎo)波管或旁通管測量。
（６）若傳感器安裝在接管上,，天線必須從接管伸出來,。喇叭口天線伸出接管至少１０mm,。棒式天線接管長度最大100或250mm,。接管直徑最小250mm?？梢圆扇〖哟蠼庸苤睆降姆椒?，以減少由于接管產(chǎn)生的干擾回波,。
（７）關(guān)于導(dǎo)波管天線：導(dǎo)波管內(nèi)壁一定要光滑，下面開口的導(dǎo)波管必須達(dá)到需要的液位,，這樣才能在管道中進(jìn)行測量,。傳感器的類型牌要對準(zhǔn)導(dǎo)波管開孔的軸線。若被測介電常數(shù)小于４,，需在導(dǎo)波管末端安裝反射板,，或?qū)?dǎo)波管末端彎成一個(gè)彎度，將容器底的反射回波折射走,。
四,、應(yīng)用中存在的問題及解決方法
有些工況下所使用的雷達(dá)料位計(jì)，因?yàn)閭鞲衅靼惭b位置不當(dāng)及條件所致,，出現(xiàn)了一些問題,，下面將對一些使用中的問題提出解決方案,供大家參考。
1．探頭結(jié)疤和頻繁故障的解決方法
第一個(gè)辦法是將探頭安裝位置提高,，但是有時(shí)候安裝條件限制,，不能提高的情況下，就應(yīng)采用將料位測量值與該槽的泵聯(lián)鎖的辦法,，解決這一難題：將最高料位設(shè)定值減小0.5m左右,，當(dāng)料位達(dá)到該最高值時(shí)，即可停進(jìn)料泵或開啟出料泵,。
2．雷達(dá)料位計(jì)被淹相應(yīng)的改進(jìn)辦法
解決這種問題的辦法是將雷達(dá)料位計(jì)改為導(dǎo)波管式測量,。仍在原開孔處安裝導(dǎo)波管式雷達(dá)料位計(jì)，導(dǎo)波管高于排汽管0.2m左右,， 這樣一來,，即使出現(xiàn)料漿從排汽管溢出的惡劣工況，也不會(huì)使料位計(jì)天線被料漿淹沒,，而且避免了攪拌器渦流的干擾及大量蒸汽從探頭處冒出,，減少了對探頭的損害，同時(shí)由于導(dǎo)波管聚焦效果好,，接收的雷達(dá)波信號更強(qiáng),，取得了很好的測量效果。使用導(dǎo)波管測量方式,，可以改善表計(jì)測量條件,，提高儀表測量性能,具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。
3．關(guān)于泡沫對測量的影響：
干泡沫和濕泡沫能將雷達(dá)波反射回來,，對測量無影響,；中性泡沫則會(huì)吸收和擴(kuò)散雷達(dá)波，因而嚴(yán)重影響回波的反射甚至沒有回波,。當(dāng)介質(zhì)表面為稠而厚的泡沫時(shí),，測量誤差較大或無法測量,，在這種工況下，雷達(dá)料位計(jì)不具有優(yōu)勢,，這是其應(yīng)用的局限性,。
4．對于天線結(jié)疤的處理：
介電常數(shù)很小的掛料在干燥狀態(tài)下對測量無影響，而介電常數(shù)很高的掛料則對測量有影響,?？捎脡嚎s空氣吹掃（或清水沖洗），且冷卻的壓縮空氣可降低法蘭和電器元件的溫度,。還可用酸性清洗液清洗堿性結(jié)疤,，但在清洗期間不能進(jìn)行料位測量。
五,、結(jié)束語
雷達(dá)料位計(jì)是目前各類料位測量儀表中適用范圍*,、測量維護(hù)的料位測量儀表。隨著其價(jià)格的進(jìn)一步降低,，性價(jià)比的提高,，應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛，在料位測量中發(fā)揮越來越重要的作用,。本文對其進(jìn)行系統(tǒng)的闡述,，旨在為廣大維護(hù)人員更好地使用和掌握它，希望能對大家提供一些借鑒和幫助,。
