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导波雷达物位计:工作原理、适用范围与特点
导波雷达物位计是一种常用于工业领域的物位测量设备,通过利用雷达技术实现对物料或液体的非接触式测量。本文将详细介绍导波雷达物位计的工作原理、适用范围以及特点,帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、工作原理
导波雷达物位计的工作原理基于雷达技术,利用微波信号的传播和反射来测量物位。其工作过程可以简单概括为以下几个步骤:
1.发射信号:导波雷达物位计通过内置的天线发射微波信号,通常采用的频率范围为6-80GHz。这些微波信号以脉冲的形式发送出去。
2.信号传播:发射的微波信号在传播过程中会遇到介质的阻抗变化,从而一部分信号会被反射回来。
3.接收信号:导波雷达物位计的接收器会接收到反射回来的微波信号,并将其转化为电信号。
4.信号处理:接收到的电信号经过处理后,可以得到物位的相关信息,如物位高度、液位等。
二、适用范围
导波雷达物位计具有广泛的适用范围,可以用于各种不同的工业应用场景。以下是一些常见的应用领域:
1.石油化工:导波雷达物位计可以用于石油、天然气等液体或气体的物位测量,适用于储罐、反应器、分离器等设备。
2.食品与饮料:在食品与饮料生产过程中,导波雷达物位计可以用于测量液体或粉状物料的物位,如酒精、果汁、牛奶等。
3.水处理:导波雷达物位计可以用于水处理设备中的物位测量,如水池、水箱、沉淀池等。
4.环保与能源:在环保与能源领域,导波雷达物位计可以用于测量废水、废液的物位,以及储罐中的油品、化学品等。
三、特点
导波雷达物位计相比其他物位测量技术具有以下几个特点:
1.非接触式测量:导波雷达物位计采用雷达技术,无需与被测物料直接接触,避免了传统测量方法中可能出现的污染、腐蚀等问题。
2.高精度测量:导波雷达物位计具有较高的测量精度,可以实现毫米级的物位测量,适用于对物料或液体高度要求较高的场景。
3.耐高温、高压:导波雷达物位计通常采用耐高温、高压的材料制造,能够适应恶劣的工业环境。
4.抗干扰能力强:导波雷达物位计在测量过程中对环境干扰的抗干扰能力较强,能够稳定可靠地工作。
综上所述,导波雷达物位计是一种应用广泛的物位测量设备,其工作原理基于雷达技术,适用于石油化工、食品与饮料、水处理、环保与能源等领域。它具有非接触式测量、高精度测量、耐高温、高压以及抗干扰能力强等特点,为工业用户提供了一种可靠、准确的物位测量解决方案。
雷达物位计
物位计
雷达物位计(导波雷达物位计)
非接触物位测量中,雷达技术的应用近年来获得快速发展。超声波物位计中换能器是眼睛,而雷达物位计中高频头和天线是眼睛,回波处理是物位计的大脑。雷达物位计继承了超声波物位计的回波处理技术。
雷达物位计发出的电磁波碰到被测介质被反射,反射回波的质量反映了物位计应用效果。回波质量定义为最小回波幅度(在最恶劣条件下回波幅度)比最大噪声幅度(虚假回波、多径反射波等的幅度)。回波质量数值越大,物位计应用效果越好。
回波强度主要受以下因素影响
传播介质介电常数越稳定越有利于传播。雷达波是电磁波,电磁波在传播过程中不受传播介质稳定程度的影响,只与其介电常数有关。这是雷达技术与超声波技术的重大区别。
被测介质表面越平整,其介电常数越大越有利于回波反射。
所以考虑现场工况时,应特别注意这两个方面:(1)天线到被测介质间空气介电常数的分布(2)被测介质的表面状态及其介电常数。
雷达物位计的优点是:不受空气波动影响,随距离衰减小,穿透力强。
雷达的局限性:1)影响雷达的性能是介电常数,理论上在真空中雷达衰减极小,当空气中存在对雷达衰减物质,例如:含高介电性的粉尘粉末(石墨,铁合金等),水蒸气很大,测量距离和效果要受影响。2)被测介质的挥发气体会在天线上聚集,水蒸汽会在天线上聚结,此时,会影响雷达波发射,严重时雷达波不能发出。3)被测介质的介电常数不能太小。4)尽管温度和压力对雷达影响极小,但雷达天线是由材料做成,雷达可适应温度和压力的范围与使用的材料和密封结构有关。
雷达物位计目前已成为市场上的主流产品,而低频率雷达物位计尽管具有价格相对低廉的优点,但在主要应用领域中,属于逐渐被淘汰的产品。从超声波物位计的应用中得知,要获得比较好的回波,换能器工作频率大约40KHz,波长大约9mm,这时发射波的开角为7°-8°。工作频率越高,其开角越小,但其量程较小。与超声波类比,雷达物位计要获得上述效果的回波,其工作频率应为26GHz,此时,其波长为11mm。当用口径为100mm的喇叭时,可获得7°-8°开角的发射波。若雷达工作频率是6GHz,则相当于超声波的工作频率为10KHz。而工作频率为10kHz的超声波物位计在物位测量中各项指标都很不理想,特别不适于固体料位的测量。与低频率雷达相比,高频雷达有以下优点:
1)高频雷达物位计(主要指26GHz和24GHz)具有能量高,波束角小(一般Φ95的喇叭天线的波束角为8o,而6GHz低频脉冲雷达的喇叭天线直径为Φ246时,波束角为15o),天线尺寸小,精度高等优点。
2)26GHz雷达波长11mm,6GHz雷达波长50mm,雷达测量散装料位时,雷达波反射主要来自料面的漫反射,漫反射的强度与物料大小成正比,与波长成反比,而大部份散装料直径远远小于50mm,这就是为什么目前26GHz雷达是散装料物位测量的最佳选择。
3)在一些直径小高度矮的小罐应用中, 6GHz雷达天线长(300-400mm)无形中增大了盲区(大约600mm),由于6GHz雷达方向性差(开角大)在小罐中会产生多径反射;26GHz雷达频率高频,天线短,方向性好,克服了6GHz雷达的缺点,适用于小罐测量。
4)由于现场环境恶劣,随着时间推移,雷达天线会堆积污物、水汽等,26GHz雷达天线小,加天线罩可大大改善污物、水汽影响;6GHz雷达天线大,加天线罩很困难。且仪表较沉重,清理困难。
5)由于26GHz雷达方向性好,很多恶劣工况,可通过简单隔离,将雷达装在容器外进行测量。
目前,26GHz雷达物位计的价格已与6GHz雷达物位计价格相当,这更促进了26GHz雷达物位计的应用。 可以预见,6GHz雷达物位计市场占有率会大大降低。随着技术的进步,我们期待更高频率(如:90GHz)、更小开角(如:2°,3°)、更小体积的雷达物位计的面世。我们将在此领域中不懈地努力,将雷达物位测量做到极致。
导波雷达物位计——非接触雷达物位测量的补充
导波雷达物位计发射脉冲电磁场,以导波缆为中心100mm为半径,沿缆向前传播,遇介质返回。除有非接触雷达的特点以外,导波雷达方向性好,频率低(500M-1GHz)穿透性好。缺点是显然的,尤其在固体测量中,调试维修都不方便,经常会磨损,甚至断缆。可利用导波雷达物位计低频的穿透性实现某些特殊应用。如:油水界面;以及利用缆的末端反射测量介电常数非常小的粉末(除尘粉仓)粉位测量等。
在高温、高压工况条件下,导波雷达物位计与脉冲(非接触)雷达物位计相比更具优势。脉冲雷达天线由不锈钢和PTFE构成,而PTFE最高使用温度200°,最高压力4MP。当导波雷达用不锈钢和陶瓷构成时,最高使用温度400°,最高压力40MP。
注意事项: 介质介电常数、下料口位置、如果一旦工况介电常数低,高粉尘浓度,建议更换重锤式或用3D物位扫描仪吧(主要针对高粉尘工况,打破物位测控瓶颈的产品)!
导波雷达液位计的技术优势:雷达液位计对液体、颗粒及浆料连续物位测量。雷达液位计的测量不受介质变化、温度变化、惰性气体及蒸汽、粉尘、泡沫等的影响。雷达液位计的精度为5mm,量程60米,耐250度高温、40公斤高压,雷达液位计适用于爆炸危险区域。
导波雷达液位计应用于水液储罐、酸碱储罐、浆料储罐、固体颗粒、小型储油罐。各类导电、非导电介质、腐蚀性介质。如煤仓、灰仓、油罐、酸罐等。
使用注意事项:
导波雷达液位计对于安装空间有一定的要求注意介质的介电常数,并依据介电常数的大小选择适合的型号
导波雷达物位计的特点
1.可以测量介电常数大于等于1.4的任何介质。
2.一般用于测量粘度≤500cst而且不容易产生粘附的介质。
3.杆式雷达最大量程可以达到6米。
4.对蒸汽和泡沫有很强的抑制能力,测量不受影响。
5.对于介电常数比较小的液体物料可以采用双探杆式测量方式,以保障良好的准确测量精度。
1.顶部盲区是指物料最高料面与测量参考点之间的最小距离。
2.底部盲区是指缆绳最底部附近无法精确测量的一段距离。
3.顶部盲区和底部盲区之间是有效测量距离。
注意:
导波雷达物位计上海蒙晖只有物料处于顶部盲区和底部盲区之间时,才能保证罐内物位的可靠测量。
射频导纳料位计产品的结构分为主电极和补偿电极两部分。在主电极与补偿电极间分别施加一组RF射频信号,因而具有很好的抗粘料、挂料特性,是取代电容料位开关的新型物/液位测量产品。
射频导纳料位仪上海蒙晖
由于保护电极的存在,检测电路将检测电极和保护电极的信号进行比较,从而实现克服物料粘附对物位测量的影响。
特点
1、通用性强:适用于各种场合,可检测颗粒、飞灰、导电、非导电液体、粘稠物料;
2、抗粘附电路:先进的抗粘附电路设计,可以消除物料的粘附而产生虚假错误信号;
3、失电保护模式:低位或高位故障报警。现场可调。
4、安装调整容易
5、不怕粘料、挂料
6、稳定性好,不受温度影响
7、延时输出可调
8、可选耐温最高可达:550℃
9、高低位失效保护功能
技术参数
1、电源电压:220CAC±15%50Hz;24VDC±5%;
2、消耗功率:4W;
3、输出信号:继电器输出双刀双掷(DP/DT);5A(阻性)、220VAC;
4、环境温度:-40~70℃;
5、灵敏度设置:0.5~500pF(可调);
6、延时时间:0~30秒可调(开或关);
7、失电保护模式:低位或高位故障报警,现场可调。
8、安装形式:⑴法兰安装:按用户提供的法兰标准;
射频导纳料位计是目前国际物位控制器跨世纪的前卫替代产品,在欧美国家和日本已被广泛应用,国内的用户也在用它替换旧的产品。它可以检测所有物料而不受物料的密度、颗粒大小、化学成分、沉积粘度和导电特性等参数变化的影响。广泛地应用于液体、粉体、浆体、固体等多种物料的控制。
工作原理
射频导纳料位计上海蒙晖的工作原理介绍:点位射频导纳技术与电容技术的重要区别是采用了三端技术。在电路单元测量信号上引出一根线,经同相放大器放大,其输出与同轴电缆屏蔽层相连,然后连接到探头的屏蔽层上。该放大器是一个同相放大器,其增益为“1”,输出信号与输入信号等电位,同相位,同频率,但互相隔离。地线是电缆中最外面的屏蔽层。由于同轴电缆的中心线与中间屏蔽存在上述关系,所以二者之间没有电位差,也就没有电流流过,即没有电流从中心线漏出来,相当于二者之间没有电容或者说电容为零。因此电缆的温度效应,安装电容等也就不会产生影响。对于探头上的挂料问题,采用一种新的探头结构,五层同心结构:最里层是中心测杆,中间是中心屏蔽层,最外边是接地的安装螺纹,用绝缘层将其分别隔离开来。
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