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雷达物位计
阅读:4206时间:2011-04-25 23:54:23

雷达物位计是一种微波物位计,它是微波(雷达)定位技术的一种运用。它是通过一个可以发射能量波(一般为脉冲信号)的装置发射能量波,能量波在波导管中传输,能量波遇到障碍物反射,反射的能量波由波导管传输至接收装置,再由接收装置接收反射信号。根据测量能量波运动过程的时间差来确定物位变化情况。由电子装置对微波信号进行处理,最终转化成与物位相关的电信号。用于储罐液体、浆料或过程容器中液体和浆料的液位和体积监测。

原理

  雷达物位计由处理器和天线构成,处理器包含MPU、微波处理模块、信号调理、HART调制解调模块、MINILCD显示/调试模块。

  天线发出信号并接收来自物料表面反射的信号,处理器通过智能软件识别正确的回波信号,并采用等效采样方法准确的得出信号发射与接收的时间差。雷达信号从发射到接收的时间周期是同距离也就是物位成比例的。计算精度可达到毫米级。

  雷达物位计是通过天线系统以及拥有一个信号持续 1ns, 信号周期 278ns 的信号包发射。它也符合一个 3.6MHz 的信号包频率。在信号周期中,天线系统以一个接收器形式运行,信号运行周期少于十亿分之一秒必须被处理,并且回波图像在一秒的时间内处理得出。

  距离物料表面的距离 D与雷达信号的时间行程 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

  通过输入空罐高度  E(零量程),满罐高度 F(满量程)及其它一些应用参数设定,应用参数将自动使仪表适应测量环境,对应于 4-20mA 输出。

使用与操作

  使用前的准备与检查

  确认试运行记录。

  运行与检修人员熟悉设计图纸,物位计产品说明。

  确认物位计设备本身无损伤。

  确认物位计的供电及相关系统正常。

  使用前和使用中的安全及安全防护、安全标志及说明

  物位计为通用类电子产品,本安型ExiaⅡC T6防爆等级设计。

  启动及运行过程中的操作程序、方法、注意事项及容易出现的错误操作和防范措施

  物位计操作简单,只要通上电源即可工作,无其它操作程序。需要注意的是,该产品禁止频繁通、断电操作,每次电源的通断时间间隔不得少于1分钟。

  运行中的检测和记录

  按照用户要求记录物位检测记录。

  每次通断电记录及通电后物位计的工作情况。

  停机的操作程序、方法及注意事项

  停机程序按照用户的程序操作,物位计无特别要求。

种类

     雷达物位计已成为物位测量仪表市场上的主流产品,主要分为雷达物位计和导波雷达物位计。
     雷达物位计
     雷达物位计发射功率很低的极短的微波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。即使存在虚假反射的时候,最新的微处理技术和软件也可以准确地分析出物位回波。通过输入容器尺寸,可以将上空距离值转换成与物位成正比的信号。仪表可以空仓调试。在固体测量中的应用可以使用K-频段的高频传感器。由于信号的聚焦效果非常好,料仓内的安装物或仓壁的粘附物都不会影响测量。
     导波雷达物位计
     导波雷达物位计的微波脉冲沿着一根缆、棒或包含一根棒的同轴套管运行,接触到被测介质后,微波脉冲被反射回来,并被电子部件接收,并分析计算其运行时间。微处理器识别物位回波,分析计算后将它转换成物位信号给出。由于测量原理简单,可以不带料调整,从而节省了大量调试费用。测量缆或棒可以截短,使之更加适应现场的应用。对于蒸汽不敏感,即使在烟雾、噪音、蒸汽很强烈的情况下,测量精度也不受到影响。不受介质特性变化的影响,被测介质的密度变化或介电常数的变化不会影响测量精度。粘附:没有问题,在测量探头或容器壁上粘附介质不会影响测量结果。容器内安装物如果采用同轴套管式的测量完全不受容器内安装物的影响,不需要特殊调试。
     可以提供不同形式的探头用于不同应用:
     缆式,用于测量液体介质或重量大的固体介质,量程可达60米;
     棒式,用于测量液体介质或重量轻的固体介质,量程可达6米;
     同轴套管,用于测量低黏度的介质,不受过程条件的影响,量程可达6米。

应用

  石化行业……油田、石化、采油厂、化工厂、焦化厂等测量介质:原油、轻油、天然气、甲醇、乙醇、氨水、苯、聚苯烯、酯类、水蒸气、液态二氧化碳、油漆、松节油、浆料。

  电力行业……电厂等测量介质:原煤仓、粉煤仓、粉煤灰仓、化学水。

  钢铁冶金行业……钢铁厂等测量介质:石灰石、焦粉煤、冷返矿、原料仓、粉料仓、煤灰仓、化学水。

  水泥厂……水泥厂等测量介质:熟料库、粉料库、原煤仓。

故障与排除

雷达物位计的故障与排除

相关技术

  目前世界上的微波(雷达)物位计通有脉冲法(PULS)和连续调频法(FMCW)两种。

  连续调频(FMCW)技术

  连续调频(FMCW)技术测量物位是将传播时间转换成频差的方式,通过测量频率来代替直接测量时差,来计算目标距离。发射一个频率被线性调制的微波连续信号,频率线性上升(下降),所接收到的回波信号频率也是线性上升(下降)的,两者的频率差将比例于离目标的距离。

  频率被调制的信号通过天线向容器中被测物料面发射,被接收的回波频率信号和一部分发射频率信号混合,产生的差频信号被滤波及放大,然后进行快速傅利叶变换(FFT)分析,FFT分析产生一个频谱,在此频谱上处理回波并确认回波。

  脉冲波技术

  脉冲波测距是由天线向被测物料面发射一个微波脉冲,当接收到被测物料面上反射回来的回波后,测量两者时间差(即微波脉冲的行程时间),来计算物料面的距离。

  微波发射和返回之间的时差很小,对于几米的行程时间要以纳秒来计量。脉冲测距采用规则的周期重复信号,并重复频率(RPF)高。

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