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脈沖雷達物位計
日期:2012-6-6 8:47:40   瀏覽量:   來源:www.8ovate.com   關鍵字:超聲波物,雷達物位計,物位計,,,,,,,,,

 

非接觸物位測量中,雷達技術的應用近年來獲得快速發展。超聲波物位計中換能器是眼睛,而雷達物位計中高頻頭和天線是眼睛,回波處理是物位計的大腦。雷達物位計繼承了超聲波物位計的回波處理技術。
雷達物位計發出的電磁波碰到被測介質被反射,反射回波的質量反映了物位計應用效果?;夭ㄙ|量定義為最小回波幅度(在最惡劣條件下回波幅度)比最大噪聲幅度(虛假回波、多徑反射波等的幅度)?;夭ㄙ|量數值越大,物位計應用效果越好?!?/span>
回波強度主要受以下因素影響:
 傳播介質介電常數越穩定越有利于傳播。雷達波是電磁波,電磁波在傳播過程中不受傳播介質穩定程度的影響,只與其介電常數有關。這是雷達技術與超聲波技術的重大區別。
被測介質表面越平整,其介電常數越大越有利于回波反射。
所以考慮現場工況時,應特別注意這兩個方面:(1)天線到被測介質間空氣介電常數的分布(2)被測介質的表面狀態及其介電常數。
雷達物位計的優點是:不受空氣波動影響,隨距離衰減小,穿透力強。
雷達的局限性:1)影響雷達的性能是介電常數,理論上在真空中雷達衰減極小,當空氣中存在對雷達衰減物質,例如:含高介電性的粉塵粉末(石墨,鐵合金等),水蒸氣很大,測量距離和效果要受影響。2)被測介質的揮發氣體會在天線上聚集,水蒸汽會在天線上聚結,此時,會影響雷達波發射,嚴重時雷達波不能發出。3)被測介質的介電常數不能太小。4)盡管溫度和壓力對雷達影響極小,但雷達天線是由材料做成,雷達可適應溫度和壓力的范圍與使用的材料和密封結構有關。
雷達物位計目前已成為市場上的主流產品,而低頻率雷達物位計盡管具有價格相對低廉的優點,但在主要應用領域中,屬于逐漸被淘汰的產品。從超聲波物位計的應用中得知,要獲得比較好的回波,換能器工作頻率大約40KHz,波長大約9mm,這時發射波的開角為7°-8°。工作頻率越高,其開角越小,但其量程較小。與超聲波類比,雷達物位計要獲得上述效果的回波,其工作頻率應為26GHz,此時,其波長為11mm。當用口徑為100mm的喇叭時,可獲得7°-8°開角的發射波。若雷達工作頻率是6GHz,則相當于超聲波的工作頻率為10KHz。而工作頻率為10kHz的超聲波物位計在物位測量中各項指標都很不理想,特別不適于固體料位的測量。與低頻率雷達相比,高頻雷達有以下優點:
1)高頻雷達物位計(主要指26GHz和24GHz)具有能量高,波束角小(一般Φ95的喇叭天線的波束角為8o,而6GHz低頻脈沖雷達的喇叭天線直徑為Φ246時,波束角為15o),天線尺寸小,精度高等優點。
2)26GHz雷達波長11mm,6GHz雷達波長50mm,雷達測量散裝料位時,雷達波反射主要來自料面的漫反射,漫反射的強度與物料大小成正比,與波長成反比,而大部份散裝料直徑遠遠小于50mm,這就是為什么目前26GHz雷達是散裝料物位測量的最佳選擇。
3)在一些直徑小高度矮的小罐應用中,6GHz雷達天線長(300-400mm)無形中增大了盲區(大約600mm),由于6GHz雷達方向性差(開角大)在小罐中會產生多徑反射;26GHz雷達頻率高頻,天線短,方向性好,克服了6GHz雷達的缺點,適用于小罐測量。
4)由于現場環境惡劣,隨著時間推移,雷達天線會堆積污物、水汽等,26GHz雷達天線小,加天線罩可大大改善污物、水汽影響;6GHz雷達天線大,加天線罩很困難。且儀表較沉重,清理困難。
5)由于26GHz雷達方向性好,很多惡劣工況,可通過簡單隔離,將雷達裝在容器外進行測量。
目前,26GHz雷達物位計的價格已與6GHz雷達物位計價格相當,這更促進了26GHz雷達物位計的應用??梢灶A見,6GHz雷達物位計市場占有率會大大降低。隨著技術的進步,我們期待更高頻率(如:90GHz)、更小開角(如:2°,3°)、更小體積的雷達物位計的面世。我們將在此領域中不懈地努力,將雷達物位測量做到極致。
 
 
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