雷达物位计的工作原理是什么？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-05-30 07:44 标签： 雷达技术的基本原理

 　　原煤仓雷达料位计的工作原理

　　原煤仓雷达料位计是一种从电容式物位控制技术发展起来的，防挂料、更可靠、更准确、适用性更广的物位控制技术，“射频导纳”中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数，它由阻性成分、容性成分、感性成分综合而成，而“射频”即高频，所以射频导纳技术可以理解为用高频测量导纳。

　　高频正弦振荡器输出一个稳定的测量信号源，利用电桥原理，以测量安装在待测容器中的传感器上的导纳，在直接作用模式下，仪表的输出随物位的升高而增加。

　　射频导纳技术与传统电容技术的区别在于测量参量的多样性、驱动三端屏蔽技术和增加的两个重要的电路，这些是根据在实践中的宝贵经验改进而成的。

　　上述技术不但解决了连接电缆屏蔽和温漂问题，也解决了垂直安装的传感器根部挂料问题。所增加的两个电路是高精度振荡器驱动器和交流鉴相采样器。

　　对一个强导电性物料的容器，由于物料是导电的，接地点可以被认为在探头绝缘层的表面，对变送器探头来说仅表现为一个纯电容，随着容器排料，探杆上产生挂料，而挂料是具有阻抗的。这样以前的纯电容现在变成了由电容和电阻组成的复阻抗。

　　射频导纳技术由于引入了除电容以外的测量参量，尤其是电阻参量，使得仪表测量信号信噪比上升，大幅度地提高了仪表的分辨力、准确性和可靠性;测量参量的多样性也有力地拓展了仪表的可靠应用领域。

　　脉冲雷达物位计是基于时间行程原理的无线电波测距系统。通过天线发射小于1mW的微功率微波(频率为6Ghz或者26Ghz的无线电波)脉冲，这个脉冲以光速在空间传播。微波脉冲信号遇到被测介质表面，其部分能量被介质表面反射回来，被天线接收。微波脉冲信号发射与接收的时间间隔同天线到被测介质表面的距离成正比，由此能够计算出天线到被测介质表面的距离。

　　仪表采用等效采样脉冲测距专利技术，既提高了信号的分辨率和灵敏度，又降低了波束发射能量，而且对人无伤害。可安装于各种金属、非金属容器或管道内，测量灵敏，刷新速度快。

　　仪表液晶显示调试单元为128*64图形点阵液晶，支持全中文菜单、波形显示、修改虚假回波等复杂操作。降低现场仪表操作难度和维护工作量。

　　不受压力变化、真空、温度变化、惰性气体、烟尘、蒸汽等环境影响，测量结果稳定可靠。可以根据国内客户行业和现场工况的运行特点进行仪表功能和传感器定制。

　　液晶显示单元可以外接25米，从而构成罐旁显示操作单元。降低大型罐体、高温、高压、有毒等高危险区域仪表日常巡检工作的风险和劳动强度。

　　FOPAS在国内首家推出具有波形显示功能雷达专用的HART手操器，通过使用雷达专用的HART手操器可以实现在中控室直接观察雷达波形并进行调试，大大降低现场调试的危险和劳动强度。

　　FOPAS在国内首家推出具有无线通讯功能雷达物位计，可支持GPRS无线传输和CMesh多跳自组织无线组网传输。是物位测量接入物联网的首选产品。

　　FOPAS在国内首家推出基于HART通讯的远程显示操作单元，可以外接1000米，从而弥补传统罐旁显示单元在通讯距离上的不足。

　　FOPAS提供众多独特的天线型式，更适应现场恶劣工况;适用于高温工况，采用特殊定制的高温延长天线时可适用于1000℃的过程温度。

　　FOPAS FPPR系列雷达物位计支持丰富的信号通讯协议，如HART、4…20mA、RS485、GPRS、CMesh、IIC、Modbus、CAN等多种通讯协议，便于集成到客户现有系统。

　　雷达物位计按使用微波的波形，可分为脉冲雷达物位计和调频连续波雷达物位计。低频脉冲雷达物位计由于波长短，对于泡沫介质具有更好的穿透力，且相对高频脉冲雷达物位计，低频脉冲雷达物位计对搅拌干扰并不敏感，故测量液气态介质时，低频脉冲雷达物位计的测量效果会更佳。由于现场复杂多样，不同的应用场合需要不同尺寸规格的低频脉冲雷达物位计与之相匹配。为帮助用户更好地选型，本文结合低频脉冲雷达物位计尺寸图，说明如下。一、天线材质与仪表整体尺寸有关联　　根据现场工况，Rada-11低频脉冲雷达物位计有PP材质天线以及PTFE材质天线可选。其中，PP材质为塑料天线，可用于普通工况；PTFE为防腐天线，主要用于具有腐蚀性的环境中。需要注意的是，对于某些品牌

　　高频脉冲雷达物位计作为一种先进的雷达式物位测量仪表，具有非常广泛的应用，能够适用于不同场合的物位测量。按照所测介质的不同，有高频脉冲雷达料位计和高频脉冲雷达液位计之分。那么，高频脉冲雷达物位计采购注意事项有哪些呢？计为高频雷达物位计　　一般地，在采购高频脉冲雷达物位计时，需要重点确认以下事项：　　1、测量范围及盲区是多少。　　2、被测量介质的类型。如果是固体：是否有粉尘，介质是颗粒状还是粉末状。如果是液体：液面是否有蒸汽、雾气、泡沫、波浪、搅拌、漂浮物；　　3、介质的腐蚀强度。如果放在罐子内的，需要知道罐子的材质，有没有防腐衬里。　　4、工况是否需要仪表具有防腐、防爆功能，要分体式还是一体式。　　5、工作电源是直流24VDC还是

低频脉冲雷达物位计是雷达物位计的一种，是相对于高频雷达物位计而言的。那么，低频雷达物位计的工作原理是怎样的？具有哪些特点？主要应用情况怎样呢？本文就以计为Rada-11低频脉冲雷达物位计为例，就低频脉冲雷达物位计简要介绍如下。一、计为Rada-11低频脉冲雷达物位计的工作原理　　计为Rada-11低频脉冲雷达物位计是采用一体化杆式天线的5.8GHz低频脉冲雷达物位计。基于微波发射天线的全密封设计，内部电路产生5.8GHZ的微波脉冲信号。微波脉冲通过PTFE发射极从天线末端发射出去。当发射脉冲碰到被测介质表面时，一部分能量被反射回来，被同一天线接收。通过时间扩展技术原理，计算出发射脉冲和接收脉冲的时间间隔，从而进一步推算出天线到被测介

Novelda鈶威科技的超宽带 (UWB) 传感器通过使用短程脉冲雷达方式实现距离探测，提高了人体存在检测的可靠性。该传感器能够检测微小的动作感知人类的存在，甚至是我们呼吸时做出的亚毫米级微动作。UWB 脉冲雷达传感器包括天线在内仅为 12×12 毫米，可轻松集成到各种产品中，例如笔记本电脑、睡眠监测器、暖通空调房间传感器、照明和其他智能家居设备。它可以完全隐藏在设备中，并且可以准确地穿过玻璃、塑料、木材或服装进行跟踪。该器件的功耗低于 2 mW，并且不会存在与其他传感器的共存问题。灵敏度设置可自定义以检测人的行走、静止或使用手势。该传感器具有宽达 180°视场的检测区域，区域控制可配置为长达 5 m，具体取决于用例。精密测距可实现

　　按发射雷达波的频率划分，雷达液位计可分为高频脉冲雷达液位计和低频脉冲雷达液位计。高频脉冲雷达液位计又简称为高频雷达液位计，其高频雷达发射的的高频微波都在20GHz以上。根据波的特性：速度=波长×频率，可知25GHz高频的微波的波长较其他频段的雷达波的波长要短的多。一般来讲，较小的波长可以最大程度上保证发射出去的雷达波能够在粗糙的表面最大程度地被反射回雷达探头，因而高频雷达主要应用于表面粗糙或大量程场合的测量。计为自动化旗下的高频脉冲雷达液位计和高频脉冲雷达液位计，其发射频率就高达25GHz。在销售过程中，我们发现高频雷达液位计越来越受到企业的青睐。这与高频脉冲雷达液位计所具有的独特优势和特点分不开的。一、高频脉冲雷达液位计的特点

大家都了解，直流电源的输出功率P=UI，耗费的电功则为Pt=UIt。假定我们要对直流电源收水电费，只需考评交流电压、直流电流和用电量時间就可以。殊不知，这针对交流电流却不可以立即套入，为什么？交流电流用电量机器设备耗费的电功为：Pt=UItcosΦ。单相异步电机能表的接线方法，以下：电能表计量检定水电费的基本原理实际上便是测算轮盘的转动匝数，而轮盘的转动功效既必须有工作电压电磁线圈的功效，也必须有电流量功效，自然也有轮盘自身的转动记时功效。智能电能表的精确测量又是什么原因？大家看图片2：图2中电流量I历经罗氏线圈精确测量和转换后，获得数据信号电流量Ix，Ix再经过运放电路组成的积分器后，获得了精确测量工作电压Uout，Uout与相线

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1、E+H 雷达物位计的分类和原理雷达物位计分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岀物位回波。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。E+H 雷达物位

2、计的分类和原理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岀。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

3、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。3E+H 雷达物位计的分类和原理微波物位计工作方式类似雷达：向被测目标发射微波，由目标反射的回波返回发射器被接收，与发射波进行比较，确定目标存在并计算岀发射器到目标的距离。4 组成部分仪表部分 z环境温度-20-60 Cz 供电电源AC 220V 士 10% 50Hzz 测量精度0.5% 功耗： 3Wz 模拟输岀4-20mA， 负载能力 550Qz 继电器输岀：

4、4 组继电器转换接点（AC 220V 2A ）z 安装方式：盘装开孔152（宽）X6（高）壁挂尺寸 210（宽）280（长）沫 10（厚）探极部分z 介质温度-40-240Cz 传输距离传感器和仪表之间的信号传输距离小于1.2kmz 探极种类棒式、缆式、同轴式、重型缆式nz 安装尺寸z 仓内压力G1.5 管螺纹 小于 4MPaLD-DLE 型 通用电容式物位计实现了电容式物位计进料一次完成标定的简易操作；从而实现了物位测量的强功能与易操作的完美结合，充分体现了我司与时俱进的创新精神和能力。它由传感器和二次仪表两部份组成。传感器放在料仓顶，探极垂直伸进料仓内，二次仪表放在其他合适的地方。传感器把

5、物位的变化转变成与之对应的电脉冲信号，远传给二次仪表处理，再用光柱显示物位高度，并有高/低限报警和 420mA 变送输岀，适用于液体/固体物料作物位高度显示、 报警、控制和远传显示或 组 成系统。工作电源： AC220 10% 或 DC24V功耗：5W 显示方式：光柱显示测量精度： 1% F-S传感器防护等级：IP65仪表工作环境温度：-40 45 C探极工作（介质）温度：普通型-20 60C中温型:-40200C高温型：-40 800C介质压力：压力型 3MPa （其余型号为常压）传感器与二次仪表的连线及距离：距离200m，用直径1.5mm 以上的导线（最好是双绞线）连接，每条导线电阻应小于

6、 3 欧姆检测范围：11000p报警输岀方式：两组继电器常开、 常闭触点，对应高、低两点输岀，分别可选物位的 90%、80%、70% 和 30%、20%、10%，岀厂是置于 80% 和 20% 处。（触点容量 AC250V ,0.3A ;DC28V,0.5A ;电阻负载）变送输出：41 20mA二次仪表外型尺寸：48 （宽）X96 （高）X112 （深）二次仪表开孔尺寸：43+1 （宽）X91 + 1 （高）5E+H 雷达物位计的分类和原理 应用领域现今物位测量领域困扰用户的是一些大型固体料仓的物位测量，特别是用于50/100 米以内的充满粉尘和扰动的加料状态下的料仓。相关技术的仪表例如电容或

7、导波雷达TDR 在放料时物位下降时会受到很强的张力负载，可能会损坏仪表或把仓顶拉塌掉。重锤经常有埋锤的问题，需要经常维修，大多数其他机械式仪表也是这样。而高粉尘工况又可能会超岀非接触式超声波物位测量系统的能力。高频的调频雷达技术尤其适合这种大型固体料仓的物位测量！现今的高频雷达一般为工作在K 波段（2426GHz）的雷达物位计，雷达的工作频率越高其电磁波波长越短，越容易在倾斜的固体表面有更好的反射，并具有较窄的波束宽度，可有效避开障碍物，高的频率还可使雷达使用更小的天线。而FMCW 调频连续波微波物位计发射和接受信号是同时的，相同时间内发射的微波信号更多，固体测量中可减少高粉尘固体料仓测量中的

8、失波现象。因此固体测量中高频的调频雷达能提供准确、可靠的测量，并在例如化工行业中的PP 粉末、PE粉末等介质中也有良好应用。但由于技术限制，现今还没有工作在K 波段以上的高频雷达物位也有使用 5.8GHz10GHz 的低频雷达测量固体，但由于其较低的频率、较长的波长其发射波不容易被漫反射， 在高粉尘工况下会导致很多的二次或多次回波，干扰和噪声很大，因此固体粉料测量中逐渐被淘汰。6E+H 雷达物位计的分类和原理选型事项雷达和多数的测量仪表一样，选型无非是以下三个方面：1、介质特性方面 有无腐蚀性、粘附性如何、磨损力度如何、介电常数如何等等，根据这些选择缆绳的类型和仪表特征2、容器、环境特性方面 容器尺寸如何、是否有障碍物或者搅拌、安装要求如何、量程、结构、环境是否 需要防爆 3、控制要求方面要什么信号输出？是否需要就地显示？精度有何要求？分辨力？供 电要两线还是 4 线？参照下图左侧参数就非常清晰选择了。

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