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西门子导波雷达物位计的概述及原理

1、概述

在科技日月牙异的本日,物位丈量技巧已经从最初的重锤、投尺等传统的机器式丈量要领成长为包孕雷达、核辐射等高技巧含量的丈量技巧,覆盖了工业临盆中的绝大年夜多半物位丈量需求,核辐射技巧由于其特殊性,利用范围有其局限性,在此不作赘述,而本来由军用雷告竣长而来的雷达物位丈量技巧正日益成为物位丈量的主流趋势。

所谓的雷达丈量技巧包孕两种:微波雷达(非打仗式)以及导波雷达,此中微波雷达技巧跟着资源的低落和在诸多苛刻工况利用中的优良丈量效果获得广大年夜用户的认可,但这并不料味着微波雷达技巧便是一种的丈量技巧,可以丈量所有的介质;相对而言,全新的导波雷达技巧(GuideWaveRadar)恰好增补了微波雷达的不够之处。

2、雷达技巧对照及导波雷达的道理

顾名思义,微波雷达物位计指经由过程空间发射、传播和接管电磁微波的物位丈量仪表,导波雷达则是经由过程某一种形式的波导体来传导、发射和接管电磁微波的、物位丈量仪表。

微波雷达仪表丈量物位具有以下优点:1、不与介质打仗;2、高频电磁波旌旗灯号易于长间隔传送,可测大年夜量程;3、不受空间气相前提变更的影响

微波雷达经由过程发射和接管高频(GHz)级电磁波,谋略电磁波达到物位外面并反射回到接管天线的光阴来进行物位丈量,而电磁能量的传送不易受到传播空间性子的局限性,它可以在高/低压(真空)或具有汽化介质的前提下传播,并且气体的颠簸亦不影响电磁波的传播。

通俗微波雷达物位丈量仪表天线的辐射能约为1mW,是一种微弱的旌旗灯号,当这种旌旗灯号在空气中传播时,能量衰减较快,当微波旌旗灯号到达物位外面并反射时,旌旗灯号强度也便是振幅,与介质的介电常数有直接关系,介电常数异常低的非导电类介质,如烃类液体,反射回来的旌旗灯号异常弱,这种被削弱的旌旗灯号在返回至安装于罐顶部的接管天线的途中,能量又进一步衰减,微波雷达物位计接管到的返复书号能量大年夜致只有发出旌旗灯号能量的1%!当用于上述前提介质,打仗衰落波雷达物位仪表的机能指标会有所低落以致无法正常应用。

为了增补打仗式雷达物位计的这些不够之处,导波雷达物位仪表应运而生,导波雷达的事情道理与前述雷达异常相似,GWR的根基是电磁波的时域反射性TDR(TimeDomainRefectory)和ETS等时采样道理。多年来TDR不停被用于检测发明埋地电缆和墙内埋设电缆的断头。

测电缆断头时,TDR发生器发出的电磁脉冲旌旗灯号沿电缆传播,到达断头处就会孕育发生丈量反射脉冲;TDR发生器每秒中孕育发生数十万个能量脉冲沿波导体传导,当到达介质外面时,孕育发生一个物位反射原始脉冲;与此同时在探头的顶部预设一个定值阻抗,用以孕育发生一个靠得住的基准脉冲,该脉冲又称为基线反射脉冲。雷达物位计反省到物位反射原始脉冲,并与基线反射脉冲相对照,从而获得物位丈量的数值,这便是导波雷达物位仪表的事情历程。

同时,在接管器中预先设定的与电缆总长度响应的阻抗变更也激发出一个基准脉冲,将反射脉冲与基准脉冲相对照,可定位断头的位置。将该道理用于物位丈量时,ETS等时采样道理用于丈量高速、低功率的电磁旌旗灯号,是基于TDR的液位丈量技巧利用的关键。众所周知,高速的电磁旌旗灯号短间隔的丈量是很艰苦的,ETS实时捕捉电磁旌旗灯号(UIS),并且在等值的光阴里从新构造它们,以利于更好应用先辈的技巧丈量。

物位丈量技巧成长到今日,已呈现许多种成熟靠得住的物位丈量仪表,以其不合的机能和特定的适用范围在不合前提的液位丈量中发挥侧紧张的感化:压力/压差丈量液位法;射频导纳/电容液位计;超声波液位计和浮筒液位计等都已在工业上有了数十年的成功应用履历,但导波雷达液位计以其具有显着的应用优点及机能加倍引起大年夜家的关注:1)能耗低。GWR输出到波导探头的旌旗灯号能量小,约为非打仗式雷达发射能量的10%。这是由于波导体为旌旗灯号至介质外面传播供给一条快捷的通道,旌旗灯号的衰减维持在zui小程度。

2)能量强。因为旌旗灯号在波导体中传输不受液面颠簸和储罐中的障碍物等的影响,因而仪表所接管到的返复书号能量响应较强,约为所发射能量的20%。

3)范围广。基于上一特点,对付低介电常数的介质导波雷达拥有令人知足的体现,以西门子LG200产品为例,其可测的zui低介电常数竟为1.4!

4)介电常数的变更对丈量机能无影响。旌旗灯号自烃类(介电常数2~3)液体外面或水(介电常数80)反射的光阴一样,不合的只是旌旗灯号幅度的区别,微波雷达需斟酌介质进而颠末筛选才可获得准确丈量值,假定接管旌旗灯号强度改变,旌旗灯号的筛选就会受到影响;导波雷达因为能量集中可避开诸多滋扰则无此挂念。

5)密度的变更对丈量无影响。介质密度的变更影响浸没于介质中物体所受到的浮力,但不影响电磁波在波导体中的传播。

6)介质在探杆/缆上的挂料对物位丈量的影响极小。挂料有两种:膜状和搭桥,膜状挂料是在料位下降时,高黏度介质在探头上形成的一层覆盖,这种挂料在探杆上散播平均,是以对丈量基础无影响;但搭桥挂料的形成却能导致显着的丈量偏差,是以在选用双杆/缆式导体时,必要审慎小心,充分斟酌到介质的黏度!

责任编辑:wv

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