雷達(dá)料位計(jì)原理及技術(shù)性能 料位計(jì)工作原理

雷達(dá)料位計(jì)原理及技術(shù)性能料位計(jì)工作原理

一、概述料位是工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要參數(shù)。料位測量的方法

很多，針對不同的工況和介質(zhì)可以使用不同測量原理的料位計(jì)，吹

氣法、靜壓式、浮球式、重錘式、超聲波等幾種常用的料位測量儀

表，都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍"雷達(dá)料位計(jì)運(yùn)用先進(jìn)的雷達(dá)測量

技術(shù)，以其優(yōu)良的性能，尤其是在槽罐中有攪拌、溫度高、蒸汽大、

介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)、易結(jié)疤等惡劣的測量條件下，顯示出其卓越的性能,

在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

二、原理及技術(shù)性能

雷達(dá)波是一種恃殊形式的電磁波，雷達(dá)料位計(jì)利用了電磁波的

特殊性能來進(jìn)行料位檢測。電磁波的物理特性與可見光相似，傳播

速度相當(dāng)于光速。其頻率為300MHz-3000GHz。電磁波可以穿透空間

蒸汽、粉塵等干擾源，遇到障礙物易于被反射，被測介質(zhì)導(dǎo)電性越

好或介電常數(shù)越大，回波信號的反射效果越好。

雷達(dá)波的頻率越高，發(fā)射角越小，單位面積上能量（磁通量或

場強(qiáng)）越大，波的衰減越小，雷達(dá)料位計(jì)的測量效果越好。

1.雷達(dá)料位計(jì)的基本原理

雷達(dá)式料位計(jì)組成：它主要由發(fā)射和接收裝置、信號處理器、

天線、操作面板、顯示、故障報(bào)警等幾部分組成。

發(fā)射一反射一接收是雷達(dá)式料位計(jì)工作的基本原理。雷達(dá)傳感

器的天線以波束的形式發(fā)射最小5.8GHz的雷達(dá)信號。反射回來的信

號仍由天線接收，雷達(dá)脈沖信號從發(fā)射到接收的運(yùn)行時(shí)間與傳感器

到介質(zhì)表面的距離以及物位成比例。

即：h=H-vt/2

式中h為料位；H為槽高；v為雷達(dá)波速度；t為雷達(dá)波發(fā)射

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到接收的間隔時(shí)間；

2.雷達(dá)料位計(jì)測量料位的先進(jìn)技術(shù)：

(1)回波處理新技術(shù)的應(yīng)用

從雷達(dá)料位計(jì)的測量原理可以知道，雷達(dá)料位計(jì)是通過處理雷

達(dá)波從探頭發(fā)射到介質(zhì)表面然后返回到探頭的時(shí)間來測量料位的，

在反射信號中混合有許多干擾信號，所以，對真實(shí)回波的處理和對

各種虛假回波的識別技術(shù)就成為雷達(dá)料位計(jì)能夠準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵因

素。

(2)測量數(shù)據(jù)處理：

由于液面波動和隨機(jī)噪聲等因素的影響，檢測信號中必然混有

大量噪聲。為了提高檢測的準(zhǔn)確度，必須對檢測信號進(jìn)行處理，盡

可能消除噪聲。

經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用數(shù)據(jù)平滑方法可以達(dá)到滿意的效果。

此方法也可有效的克服罐內(nèi)攪拌器對測量的影響。

(3)雷達(dá)料位計(jì)的特點(diǎn)：

由于雷達(dá)料位計(jì)采用了上述先進(jìn)的回波處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，

加上雷達(dá)波本身頻率高，穿透性能好的特點(diǎn)，所以，雷達(dá)料位計(jì)具

有比接觸式料位計(jì)和同類非接觸料位計(jì)更加優(yōu)良的性能。

①可在惡劣條件下連續(xù)準(zhǔn)確地測量。

②操作簡單，調(diào)試方便。

③準(zhǔn)確安全且節(jié)省能源。

④無需維修且可靠性強(qiáng)。

⑤幾乎可以測量所有介質(zhì)。

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三、安裝應(yīng)注意的問題

(1)當(dāng)測量液態(tài)物料時(shí)，傳感器的軸線和介質(zhì)表面保持垂直；

當(dāng)測量固態(tài)物料時(shí)，由于固體介質(zhì)會有一個(gè)堆角，傳感器要傾斜一

定的角度。

(2)盡量避免在發(fā)射角內(nèi)有造成假反射的裝置。特別要避免在

距離天線最近的1/3錐形發(fā)射區(qū)內(nèi)有障礙裝置(因?yàn)檎系K裝置越近,

虛假反射信號越強(qiáng))。若實(shí)在避免不了，建議用一個(gè)折射板將過強(qiáng)

的虛假反射信號折射走。這樣可以減小假回波的能量密度，使傳感

器較容易地將虛假信號濾出。

(3)要避開進(jìn)料口，以免產(chǎn)生虛假反射。

(4)傳感器不要安裝在拱形罐的中心處(否則傳感器收到的虛

假回波會增強(qiáng))，也不能距離罐壁很近安裝，較佳安裝位置在容器

半徑的1/2處。

(5)要避免安裝在有很強(qiáng)渦流的地方。如：由于攪拌或很強(qiáng)的

化學(xué)反應(yīng)等，建議采用導(dǎo)波管或旁通管測量。

(6)若傳感器安裝在接管上，天線必須從接管伸出來。喇叭口

天線伸出接管至少lOmm。棒式天線接管長度最大100或250mmo接

管直徑最小250mm0可以采取加大接管直徑的方法，以減少由于接

管產(chǎn)生的干擾回波C

(7)關(guān)于導(dǎo)波管天線：導(dǎo)波管內(nèi)壁一定要光滑，下面開口的導(dǎo)

波管必須達(dá)到需要的最低液位，這樣才能在管道中進(jìn)行測量。傳感

器的類型牌要對準(zhǔn)導(dǎo)波管開孔的軸線。若被測介電常數(shù)小于4,需

在導(dǎo)波管末端安裝反射板，或?qū)?dǎo)波管末端彎成一個(gè)彎度，將容器

底的反射回波折射走。

四、應(yīng)用中存在的問題及解決方法

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有些工況下所使用的雷達(dá)料位計(jì)，因?yàn)閭鞲衅靼惭b位置不當(dāng)及

條件所致，出現(xiàn)了一些問題，下面將對一些使用中的問題提出解決

方案，供大家參考。

1.探頭結(jié)疤和頻繁故障的解決方法

第一個(gè)辦法是將探頭安裝位置提高，但是有時(shí)候安裝條件限制,

不能提高的情況下，就應(yīng)采用將料位測量值與該槽的泵聯(lián)鎖的刃、法,

解決這一難題：將最高料位設(shè)定值減小0.5m左右，當(dāng)料位達(dá)到該最

高值時(shí)，即可停進(jìn)料泵或開啟出料泵。

2.雷達(dá)料位計(jì)被淹相應(yīng)的改進(jìn)辦法

解決這種問題的辦法是將雷達(dá)料位計(jì)改為導(dǎo)波管式測量。仍在

原開孔處安裝導(dǎo)波管式雷達(dá)料位計(jì)，導(dǎo)波管高于排汽管0.2m左右，

這樣一來，即使出現(xiàn)料漿從排汽管溢出的惡劣工況，也不會使料位

計(jì)天線被料漿淹沒，而且避免了攪拌器渦流的干擾及大量蒸汽從探

頭處冒出，減少了對探頭的損害，同時(shí)由于導(dǎo)波管聚焦效果好，接

收的雷達(dá)波信號更強(qiáng)，取得了很好的測量效果。使用導(dǎo)波管測量方

式，可以改善表計(jì)測量條件，提高儀表測量性能，具有很高的推廣應(yīng)

用價(jià)值。

3.關(guān)于泡沫對測量的影響

干泡沫和濕泡沫能將雷達(dá)波反射回來，對測量無影響；中性泡

沫則會吸收和擴(kuò)散雷達(dá)波，因而嚴(yán)重影響回波的反射甚至沒有回波。

當(dāng)介質(zhì)表面為稠而厚的泡沫時(shí)，測量誤差較大或無法測量，在這種

工況下，雷達(dá)料位計(jì)不具有優(yōu)勢，這是其應(yīng)用的局限性。

4.對于天線結(jié)疤的處理

介電常數(shù)很小的掛料在干燥狀態(tài)下對測量無影響，而介電常數(shù)

很高的掛料則對測量有影響?？捎脡嚎s空氣吹掃（或清水沖洗），

且冷卻的壓縮空氣可降低法蘭和電器元件的溫度。還可用酸性清洗

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液清洗堿性結(jié)疤，但在清洗期間不能進(jìn)行料位測量。

五、結(jié)束語

雷達(dá)料位計(jì)是目前各類料位測量儀表中適用范圍廣泛、測量精

確、維護(hù)比較方便的料位測量儀表。隨著其價(jià)格的進(jìn)一步降低，性

價(jià)比的提高，應(yīng)用將會越來越廣泛，在料位測量中發(fā)揮越來越重要

的作用。本文對其進(jìn)行系統(tǒng)的闡述，旨在為廣大維護(hù)人員更好地使

用和掌握它，希望能對大家提供一些借鑒和幫助。

重錘式料位計(jì)維護(hù)的一般步驟

重錘式料位計(jì)是一款智能型物位儀表，儀表采用了電氣與機(jī)械測量

密閉隔離，電路高度集成設(shè)計(jì)，使得整機(jī)不僅具備完善的物位測量

功能同時(shí)兼顧了整體結(jié)構(gòu)小巧的特點(diǎn)，現(xiàn)場安裝十分方便。先進(jìn)的

智能化、電氣與機(jī)械部分一體隔離設(shè)計(jì)讓重錘式料位計(jì)擁有了更加

強(qiáng)大的功能，不僅帶有故障自診斷，自恢復(fù)功能，并且能夠適應(yīng)各

種復(fù)雜環(huán)境下物位測量（如：高溫，高粉塵，高濕度），同時(shí)對被

測介質(zhì)物料形狀、介電常數(shù)、噪聲、料面形態(tài)無特殊要求。

重錘式料位計(jì)一般在使用半月到一個(gè)月之后需要進(jìn)行日常維護(hù)和檢

修，下面我們就一是來介紹下重錘式料位計(jì)維護(hù)的一般步驟：

首先必須確認(rèn)重錘安全操作的安全距離，（位置應(yīng)距離進(jìn)料口及倉

壁分別1.5米以上，不受物料沖擊方向。

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1、同時(shí)打開電子及機(jī)械蓋子查看電子部分所出現(xiàn)的故障代碼，查出

故障原因。

2、查看機(jī)械部分是否有斷帶或纏繞，保證杠桿滑輪所處位置恰當(dāng)。

3、若電子、機(jī)械正常則a）若出現(xiàn)M代碼，可直接按“start”進(jìn)

行復(fù)位。b）若出現(xiàn)F代碼則需同時(shí)按“start”和“setup”進(jìn)行復(fù)

位。（中斷狀態(tài)將無法復(fù)位，必須將24、26端子短接。

4、可進(jìn)入高級菜單手動控制電機(jī)上、下檢查重錘運(yùn)行狀況，是否錘

頭有回到頂部。進(jìn)入方法a）在初始界面同時(shí)按上、下箭頭鍵兩秒鐘,

進(jìn)入高級調(diào)節(jié)菜單，再按向下箭頭選擇診斷菜單“diaghostic…”

按“setup”進(jìn)入。再按向下箭頭選擇"manual-."菜單，按

“setup”鍵進(jìn)入，光標(biāo)閃爍。此