雷达物位计的原理
仪器信息网 · 2011-03-25 08:40 · 10397 次点击
调频连续波雷达物位计在测量过程中应用了按照线性变化的高频信号,雷达物位计的信号从天线发出,在被测量平面反射,回波被天线接收。雷达物位计信号的发出与回波接收的频率差被用于进一步的信号处理,频率差对应于测量距离。一个大的频率差应对于一个较大的测量距离。通过FFT频率差被转化为频谱差,进而换算出测量距离。物位与测量距离的差别取决于空罐的高度。
发射能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定和精确的测量。
即使工况比较复杂的情况下,存在虚假回波,用最新的微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波。输入天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路,微处理器对此信号进行处理,识别出微脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成,精度可达到毫米级。距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比:
D=C×T/2
其中C为光速
因空罐的距离E已知,则物位L为:
L=E-D
输出
通过输入空罐高度E(=零点),满罐高度F(=满量程)及一些应用参数来设定,应用参数将
自动使仪表适应测量环境。
对应于4-20mA输出。
应用介质
雷达物位计适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量,适用于温度、压力变化大;有惰性气体及挥发存在的场合。
采用微波脉冲的测量方法,并可在工业频率波段范围内正常工作。波束能量较低,可安装于各种金属、非金属容器或管道内,对人体及环境均无伤害。
常见雷达物位计安装要求:
推荐距离:墙至安装短管的外壁:离罐壁为罐直径1/6处,最小距离为200mm。
不能安装在入料口的上方。不能安装在中心位置,如果安装在中央,会产生多重虚假回波,干扰回波会导致信号丢失。如果不能保持仪表与罐壁的距离,罐壁上的介质会黏附造成虚假回波,在调试仪表的时候应该进行虚假回波存储。
常见型号雷达物位计调试
可以通过三种方式调试:
通过显示调整模块GPM
通过调试软件
通过HART手持编程器
无论那种信号输出,4…20mA/HART,ProfibusPA,雷达传感器都可以通过软件进行调试。采用GDPF软件进行调试,GDPULS需要一个仪表CONNECTCAT驱动器。软件和CONNECTCAT驱动器可以作为附件订购。
使用软件调试的时候,给雷达仪表加电24VDC,同时在连接HART适配器前端加一个250欧姆的电阻。如果一体式HART电阻(内部电阻250欧姆)的供电仪表,就不需要附加外部电阻,这时候HART适配器可以和4…20mA线并联。
分类
雷达物位计按应用可分为两类,现分述如下:
(1)用于库存管理或贸易结算的高精度液位计量主要用于石油成品油及化学用品液体的精度测量,测量精度主要在1MM以内,基本上采用调频连续波原理。价格昂贵,应用量也有限,故只有少数公司生产,有适用于不同场合的喇叭、抛物面及阵列天线.
(2)用于过程物位监测由于工业过程种类繁多,仪表必须适应各种介质,以及不同的温度、压力范围。精度约为0.1%FS或者5mm。这几年,过程级微波物位计发展很快,主要是加速普及。在性能提高的同时,价格也相对适中,适用于更多工况。
固态物料料位,特别是气体输送料状料位(烟灰、成品水泥)一直是物位测量中的难题,但是雷达物位计可以稳定、可靠的测量。
雷达物位计的输入输出
雷达物位计输入
天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路,微处理器对此信号进行处理,识别出微脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成,精度可达到毫米级。距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比:
D=C×T/2
其中C为光速
因空罐的距离E已知,则物位L为:
L=E-D
雷达物位计输出
通过输入空罐高度E(=零点),满罐高度F(=满量程)及一些应用参数来设定,应用参数将自动使仪表适应测量环境。对应于4-20mA输出。
智能雷达物位计的测量条件
注意事项
l测量范围从波束触及罐低的那一点开始计算,但在特殊情况下,若罐低为凹型或锥形,当物位低于此点时无法进行测量。
l若介质为低介电常数当其处于低液位时,罐低可见,此时为保证测量精度,建议将零点定在低高度为C的位置。
l理论上测量达到天线尖端的位置是可能的,但是考虑到腐蚀及粘附的影响,测量范围的终值应距离天线的尖端至少100mm。
l对于过溢保护,可定义一段安全距离附加在盲区上。
l最小测量范围与天线有关。
l随浓度不同,泡沫既可以吸收微波,又可以将其反射,但在一定的条件下是可以进行测量的。
3D低频脉冲物位计
这是迄今为止可实际投入工业领域应用仅有的一种可以准确检测固体物料和体积的创新和成熟技术,3D物位体积扫描仪不受物料种类,物化性能,贮存物料间,开放仓或料仓的类型和尺寸的影响并适用于恶劣的物料贮存环境。3D物位体积扫描仪利用三个信号传送器发射低频脉冲,并接受来自筒仓,开放仓或者其他料位仓内物料表面的脉冲回波。通过使用三个喇叭口天线,设备不仅能够监测到每个回波的时间/距离,还能监测到回波的方向。
设备的数字信号处理器对接收到的信号进行取样和分析,非常准确的监测出物料的物位、体积和质量,生成料仓内物料的实际分布状况的三维立体图像,并在远程
电脑上显示出来。3D物位体积扫描仪这款独特的产品实际上可以监测储存在各种料仓包括筒仓,大型开放仓,固体物料储存室,堆场和仓库中的各种散状固体物料,标出料仓内的物料物位以及绘制出物料随时变化儿随机形成的不规则表面形状,计算出物料的实际体积,使物位监测水平达到了新的高度,从而可以提供方案解决目前技术无法解决的问题。3D物位体积扫描仪器所发出的低频声波可穿透悬浮的粉尘,而不像其他技术非常恶劣环境下测量时会存在疑惑的信号。声波信号含有专利的自洁功能可防止材料黏附在物位体积扫描仪设备的内表面,从而保证在任何恶劣的环境下以非常低的维护量进行长期可靠的工作。了解更多登录介可视网站
雷达物位计的工作压力
雷达物位计是将发射能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定和精确的测量。即使在工况比较复杂,存在虚假回波的情况下,其用最新的微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波。