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雷达波属于电磁波的一种特殊形式,雷达料位计

作者:VSport 时间:2025-11-29 浏览: 来源:VSport体育


雷达波属于电磁波的一种特殊形式,雷达料位计依靠电磁波的特性实现对介质高度的测量。电磁波的传播速度接近光速,频率覆盖广泛,能穿透空间中的蒸汽、粉尘等干扰源,并在遇到界面或障碍物时产生回波。介质的导电性越强或介电常数越大,回波信号的反射越明显,测量信号的信噪比也越好。

KERD-800/900系列雷达料位计以高频雷达信号为核心,频率越高、发射束角越窄,单位面积的能量密度越大,波的衰减越小,因此测量性能更优。其工作原理为发射-反射-接收,天线以波束形式发射雷达脉冲,回波经过天线接收后与目标到探头的时间成正比地反映出介质表面的距离。设定变量包括料位高度h、槽高H、雷达波在介质中的速度v以及信号传输时间t,关系式为 h = H – v t / 2。

导波雷达料位计以时域反射原理(Time Domain Reflectometry,TDR)为基础,起初用于通信电缆故障定位,现已广泛应用于工业测量。通过对探头发射的波在介质界面及管道中返回的回波进行分析,实现对液位、物位的精准测量。反射信号中混杂着若干干扰信号,因此对真实回波的提取与虚假回波的识别成为关键。

测量数据处理方面,液位波动和随机噪声会对检测信号造成影响。为提高精度,需要对信号进行处理、尽量降噪,并尽可能消除搅拌器等设备引入的干扰。大量试验显示,数据平滑/滤波等处理方法能取得良好效果,且有助于减小搅拌器对测量的干扰。

KERD-800/900系列的主要特点包括:

- 在恶劣工况下仍能实现连续、稳定的高精度测量;

- 操作简单、调试便捷;

- 测量准确、安全且具备能源节约优势;

- 设备维护需求低、可靠性高;

- 适用于多种介质,覆盖范围广。

安装时应注意的要点:

1) 液态测量时传感器轴线应与介质表面垂直;固态测量时,考虑堆角需适当倾斜传感器角度;

2) 避免发射区内存在会引发假回波的装置,尤其要避开距离天线最近区域的干扰源;如不可避免,可使用折射/挡板降低虚假回波的能量密度,以便滤除异常信号;

3) 避开进料口,防止产生虚假反射;

4) 不宜将传感器安置在拱形罐的中心或紧贴罐壁,最好定位在容器半径的中间区域(大约1/2处);

5) 避免设置在强涡流区域,如有搅拌或剧烈化学反应时,建议采用导波管或旁通管测量;

6) 若安装在接管上,天线需从接管伸出,喇叭口天线至少伸出10mm,棒状天线接管长度通常在100–250mm,接管直径最小为250mm,必要时增大接管直径以降低干扰回波;

7) 对导波管天线,导波管内壁须光滑,开口端必须达到最低液位,传感器型号对准导波管孔轴线;若介电常数小于4,需在导波管末端加装反射板或将末端弯折以折射回波。

应用中常见的问题及对策:

- 探头结疤与频繁故障:若安装条件允许,提升探头位置;如无法提升,可采用与槽泵联锁的方式,将最高料位设定值提前约0.5米,当料位达到该限值时停止进料或开启出料泵,以减少故障出现。

- 溢入污物导致的淹没问题:改用导波管式测量,保持导波管高于排汽管约0.2米,即使料浆从排汽管排出,也不易淹没天线,且抑制搅拌涡流和蒸汽干扰,提升测量稳定性与可靠性。导波管聚焦效果好,接收信号更强,应用前景广阔。

- 泡沫对测量的影响:干泡沫和湿泡沫对回波通常影响较小;中性泡沫则可能吸收、扩散雷达波,严重时导致回波减弱甚至消失VSport。在泡沫表面的介质下,测量误差增大,成为该工况的局限性。

- 天线结疤处理:低介电常数的挂料干燥时对测量影响较小,高介电常数的挂料需进行清洗;可使用压缩空气吹扫、清水冲洗,必要时使用酸性清洗液清除碳酸盐等结垢,但清洗期间应停止测量。

技术优势对比与应用场景

- 导波雷达在液体、颗粒与浆料等连续物位测量中具有显著稳定性,抗介质、温度、压力、惰性气体、蒸汽、粉尘、泡沫等变化的影响能力强。量程通常可达数十米,精度可达若干毫米,且可耐高温高压,适用于爆炸危险区域。

- 调频连续波雷达(FMCW)在液体与固体的非接触测量中表现出色,不受介质导电性、温度、压力与密度波动的影响,测量精度可达到毫米级,量程可达较大范围,并具备底部跟踪等测量方式,支持高温高压工作环境及广泛的通讯标准(如HART、RS485等),并具备ATEX等认证。

- 高频雷达(26 GHz/24 GHz)相比低频雷达,波束更窄、天线更小、能量密度更高,尤其在测量散装物位时,漫反射强度与颗粒尺寸相关且与波长成反比,因此26 GHz成为散装料位测量的优选。在小直径、高度不高的小型罐中,26 GHz的短天线和良好方向性显著克服了6 GHz的盲区与多径问题,且天线罩的使用能有效减轻污物和水汽的干扰,延长测量稳定性。

- 由于现场条件复杂,26 GHz 雷达在必要时可将设备放置在容器外进行测量,以实现更加简易的安装与维护。

总结

高频雷达料位计(如KERD-800/900系列)在非接触测量领域提供了高精度、抗干扰、可在苛刻环境下长期稳定运行的解决方案。通过改进的回波处理与数据平滑技术,以及导波管等辅助测量方式,能够显著提升测量的可靠性与适用性,覆盖多种液体、颗粒、浆料的连续物位监测需求。对于存在泡沫、蒸汽、强搅拌等复杂工况的场景,合理的安装选型与信号处理策略尤为关键。