雷達料位計的測量原理與分類
什么是雷達料位計，顧名思義，雷達指通過空間傳播發(fā)射和接收電磁波的液位測量儀表，導波雷達則是通過波導體傳導來發(fā)射和接收電磁波的液位測量儀表。
測量原理雷達物位計主要由雷達探測器（一次表）和雷達顯示儀（二次表）組成。雷達探測器主要由主體、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管連接兩種形式。雷達顯示儀提供連接上位計算機的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對智能雷達顯示儀進行控制。
雷達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，一般用于較高端的測量方案。雷達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)生的頻率輸出如圖1所示：

發(fā)射頻率隨時間線性增加，增加的斜率為k，當發(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。
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物位計的使用優(yōu)勢：
1) 定向傳播。
2) 準光學特性。
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，雷達物位計在使用上具有以下優(yōu)勢：
1) 連續(xù)準確測量：由于雷達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) 維護方便，操作簡單：雷達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)應用中，雷達物位計可直接安裝到儲罐頂部，安裝十分簡單。
雷達物位計通常分為脈沖雷達和調(diào)頻連續(xù)波雷達（FMCW）兩種。脈沖雷達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，同時對回波信號進行分析處理，確認有效回波，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公司的雷達物位計基本采用脈沖雷達原理。西門子公司LR400系列采用調(diào)頻連續(xù)波雷達原理，LR300系列采用脈沖雷達原理。雷達料位計的測量原理與分類

2.3 特性分類按發(fā)射雷達波的頻率分，可分為高頻雷達和低頻雷達。高頻雷達發(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，較小的波長可以最大程度上保證發(fā)射出去的雷達波能夠在粗糙的固體表面最大程度地被反射回雷達探頭。因而高頻雷達主要應用于固體介質(zhì)和大量程場合的測量。低頻雷達發(fā)射微波頻率在100MHZ~6MHZ，主要應用于液體介質(zhì)和小量程場合的測量。
按天線的形式分，可分為普通雷達和導波雷達。普通雷達發(fā)射的微波通過空間傳播。導波雷達則是通過波導體傳導來發(fā)射和接收電磁波的物位測量儀表。
導波雷達測量原理的基礎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)送入波導體，波導體與液體表面的接觸時，由于波導體在氣體中和液體中的導電性能大不相同，這種波導體導電性的改變使波導體的阻抗發(fā)生聚燃變化，從而產(chǎn)生一個物位反射原始脈沖
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