雷達物位計的工作原理及運用范圍--賽譜自儀

雷達波的原理及技術性能

       雷達波是一種特殊形式的電磁波，雷達料位計利用了電磁波的特殊性能來進行料位檢測。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，被測介質導電性越好或介電常數越大，回波信號的反射效果越好。雷達波的頻率越高，發射角越小，單位面積上能量（磁通量或場強）越大，波的衰減越小，雷達料位計的測量效果越好。

雷達物位計的工作原理

       雷達物位計是一種微波物位計，它是微波（雷達）定位技術的一種運用。它通過一個可以發射能量波（一般為脈沖信號）的裝置發射能量波，能量波在波導管中傳輸，能量波遇到障礙物反射，反射的能量波由波導管傳輸至接收裝置，再由接收裝置接收反射信號。根據測量能量波運動過程的時間差來確定物位變化情況。由電子裝置對微波信號進行處理，轉化成相關物位信號。

雷達物位計能量輻射水平低，設備使用脈沖能量波（頻率一般比智能雷達物位計低）。一般脈沖能量波的最大脈沖能量為1mW左右（平均功率為1μW左右），不會對其他設備以及人員造成輻射傷害。

雷達物位計采用發射—反射—接收的工作模式。雷達液位計的天線發射出電磁波，這些波經被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發射到接收的時間與到液面的距離成正比，關系式如下：

D=C×T/2

式中D為雷達液位計到液面的距離；C為光速；T為電磁波運行時間。

雷達物位計記錄脈沖波經歷的時間，而電磁波的傳輸速度為常數，則可算出液面到雷達天線的距離，從而知道液面的液位。

應用領域

       現今物位測量領域困擾用戶的是一些大型固體料倉的物位測量，特別是用于50/100米以內的充滿粉塵和擾動的加料狀態下的料倉。相關技術的儀表例如電容或導波雷達TDR在放料時物位下降時會受到很強的張力負載，可能會損壞儀表或把倉頂拉塌掉。重錘經常有埋錘的問題，需要經常維修，大多數其他機械式儀表也是這樣。而高粉塵工況又可能會超出非接觸式超聲波物位測量系統的能力。高頻的調頻雷達技術尤其適合這種大型固體料倉的物位測量。西安賽譜自動化儀表技術有限公司

       現今的高頻雷達一般為工作在K波段(24～26GHz)的雷達物位計，雷達的工作頻率越高其電磁波波長越短，越容易在傾斜的固體表面有更好的反射，并具有較窄的波束寬度，可有效避開障礙物，高的頻率還可使雷達使用更小的天線。而FMCW調頻連續波微波物位計發射和接受信號是同時的，相同時間內發射的微波信號更多，固體測量中可減少高粉塵固體料倉測量中的失波現象。因此固體測量中高頻的調頻雷達能提供準確、可靠的測量，并在例如化工行業中的PP粉末、PE粉末等介質中也有良好應用。但由于技術限制，現今還沒有工作在K波段以上的高頻雷達物位計。

      也有使用5.8GHz ~ 10GHz的低頻雷達測量固體，但由于其較低的頻率、較長的波長其發射波不容易被漫反射，在高粉塵工況下會導致很多的二次或多次回波，干擾和噪聲很大，因此固體粉料測量中逐漸被淘汰。