一文讀懂雷達(dá)液位計(jì)的原理

雷達(dá)液位計(jì)利用電磁波經(jīng)天線向被探測容器的液面發(fā)射，當(dāng)電磁波碰到液面后反射回來，儀表檢測出發(fā)射波及回波的時(shí)差，從而計(jì)算出液面的高度。被測介質(zhì)導(dǎo)電性越好或介電常數(shù)越大，回波信號(hào)的反射效果越好。

雷達(dá)液位計(jì)主要由發(fā)射和接收裝置、信號(hào)處理器、天線、操作面板、顯示等幾部分組成。發(fā)射—反射—接收是雷達(dá)液位計(jì)工作的基本原理，分為時(shí)差式和頻差式。時(shí)差式是發(fā)射頻率固定不變，通過測量發(fā)射波和反射波的運(yùn)行時(shí)間，并經(jīng)過智能化信號(hào)處理器，測出被測液位的高度。這類雷達(dá)液位計(jì)的運(yùn)行時(shí)間與液位距離的關(guān)系如式（1）所示：t=2d/C（1）。

式中t為探頭從發(fā)射電磁波至接收到反射電磁波的時(shí)間；d為被測介質(zhì)液位和探頭之間的距離；C為電磁波傳播速度，C=300000km/s。

頻差式的發(fā)射頻率不是一個(gè)固定頻率，而是等幅可調(diào)頻率。雷達(dá)液位計(jì)向液體表面發(fā)射具有連續(xù)變化頻率的微波信號(hào)，當(dāng)信號(hào)向下抵達(dá)液體表面并返回天線時(shí)，它將與此時(shí)正在發(fā)射的信號(hào)混合；當(dāng)回波信號(hào)向下抵達(dá)液體表面并重新返回時(shí)，發(fā)射的信號(hào)已經(jīng)輕微改變；當(dāng)把發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)混合時(shí)，產(chǎn)生一種與液體表面距離成比例的低頻信號(hào)，并由此計(jì)算出準(zhǔn)確度極高的測量值。

由于雷達(dá)液位計(jì)是利用非接觸雷達(dá)測量方法，無可動(dòng)零件進(jìn)入球罐的內(nèi)部環(huán)境且不與介質(zhì)接觸，因此雷達(dá)液位計(jì)幾乎免維護(hù)、無掛料、壽命長，且安裝簡單、標(biāo)定簡單，也不易受到液面波動(dòng)變化等影響，特別適用于大型立罐和球罐的測量，故而在此次標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)中將雷達(dá)液位計(jì)作為液位監(jiān)視儀表。

雷達(dá)液位計(jì)的缺點(diǎn)是儲(chǔ)罐內(nèi)液體介電常數(shù)低，雷達(dá)反射波減弱，或者儲(chǔ)罐內(nèi)液體可能產(chǎn)生嚴(yán)重?cái)_動(dòng)的場合會(huì)導(dǎo)致測量的效果受到較大影響。為了減小這些因素對(duì)于雷達(dá)液位計(jì)測量效果的干擾，可以在儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)置導(dǎo)波管，將雷達(dá)天線安裝在導(dǎo)波管內(nèi)，以最大限度地保證雷達(dá)液位計(jì)的測量精度。為了避免假反射的出現(xiàn)，可以配套反射板處理過強(qiáng)的虛假反射信號(hào)，以提高測量效果，可按照標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)波管外形尺寸，設(shè)計(jì)在導(dǎo)波管上自由拆裝的反射板，避免影響設(shè)備的正常運(yùn)行以及維護(hù)。

審核編輯：湯梓紅