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非接触式雷达液位变送器的工作原理

来源: 作者: 发布日期:2020-10-27

 对于非接触式雷达物位测量,有两种主要的调制技术,

  1. 脉冲雷达技术
  2. FMCW(调频连续波)雷达技术

基本原则

非接触式脉冲雷达发出微波信号,该微波信号从产品表面反弹并返回传感器。发射器测量发射和接收回波信号之间的时间延迟,并且车载微处理器使用以下公式计算到液面的距离:

距离=(光速x时间延迟)/ 2

一旦用应用的储罐参考高度(通常是储罐或腔室的底部)对变送器进行编程,则液位将由微处理器计算。

液位=储罐高度–距离

雷达液位传感器

FMCW雷达还向产品表面发射微波,但是发射的信号具有不断变化的频率。当信号向下传播到液体表面并返回到天线时,它将与当时正在传输的信号混合在一起。接收信号和发送信号之间的频率差与高精度的液体距离成正比。

由于它是非接触式的,因此传感器对腐蚀的敏感性受到限制,它是粘性,粘性和研磨性流体的理想选择。

非接触式雷达液位变送器通常可以在带有搅拌器的容器中使用。高频设备可通过PTFE密封件与过程完全隔离,并可与阀门一起使用。

非接触式雷达的频率会影响其性能。较低的频率会降低对蒸气,泡沫和天线污染的敏感度,而较高的频率则会使雷达波束变窄,以非常大程度地减少来自喷嘴,墙壁和干扰物体的影响。波束宽度与天线尺寸成反比。给定频率的波束宽度将随着天线尺寸的增加而减小。

好处

  1. 非接触式雷达在测量到地面的距离时可提供自上而下的直接测量。
  2. 它可以与液体,污泥,浆液和某些固体一起使用。
  3. 雷达的主要优势在于,无需为流体的密度,介电常数或电导率变化进行补偿。
  4. 压力,温度和大多数蒸汽空间条件的变化不会影响雷达测量的准确性。
  5. 此外,雷达设备没有活动部件
  6. 因此维护是非常少的。
  7. 非接触式雷达设备可通过使用诸如PTFE密封或阀门之类的屏障与过程隔离。
  8. 由于它不与被测介质接触,因此也适合腐蚀性和肮脏的应用。

局限性

  1. 对于非接触式雷达液位计,良好的安装是成功的关键。传感器需要使用光滑,无障碍且不受限制的安装喷嘴清楚地看到表面。
  2. 储罐中的障碍物(例如管道,加强杆和搅拌器)会导致错误的回波,但是大多数变送器都具有复杂的软件算法,可以掩盖或忽略这些回波。
  3. 非接触式雷达可以处理搅动,但其成功将取决于流体特性和湍流量的组合。介质的介电常数(DK)和表面条件会影响测量。测量可能会受到泡沫的影响。轻,通风的泡沫往往不会反射能量,而浓稠的泡沫通常会反射能量。
  4. 对于低介电的过程流体,大部分辐射能量会损失到流体中,而留下的能量很少会反射回传感器。水和大多数化学溶液的DK较高;燃油,润滑油和一些固体(例如石灰)的DK较低。
  5. 如果表面是湍流的,无论是由于搅动,产品混合还是飞溅,都将损失更多信号。因此,低介电常数流体和湍流的组合可以将返回信号限制到非接触式雷达。为了解决这个问题,可以使用旁通管或静水井将表面与湍流隔离。

 

雷达液位发射天线的类型

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