雷达式物位测量仪表详解

雷达式液位计是一种采用微波技术的液位检测仪表。目前，广泛应用的雷达物位计有三种类型：脉冲雷达物位计、调频连续波雷达物位计、导波雷达物位计。

作为一种新型的物位测量技术，雷达物位计有诸多优点：

1）可以用来连续测量腐蚀性液体、高黏度液体和有毒液体的液位。

2）它没有可动部件、不接触介质、没有测量盲区，而且测量精度几乎不受被测介质的温度、压力、相对介电常数的影响，在易燃易爆等恶劣工况下仍能应用。

1.脉冲雷达物位计工作原理

脉冲雷达物位计采用高频、窄脉冲对微波信号进行调制，以波束的形式发射固定频率的脉冲波，在介质表面反射后由接收器接收，脉冲的时间决定了由发射天线到介质表面的距离，如图5-6所示。雷达波由天线发出到接收到由液面来的反射波的时间t由下式确定

由于故

式中：t——雷达波发射到接收时间

H——物位高度

L——天线距罐底高度(www.xing528.com)

C——电磁波传播速度，C=300000km/s

可见，只要测量出时间，就可以计算高度，但由于电磁波的传播速度极快，要精确测量时间有一定困难，所以这种测量方法不会很准确，所以有一定误差。

图5-6 脉冲雷达物位检测原理图

2.调频连续波雷达物位计

目前高档雷达液位计采用连续波调频法来测量液位，与脉冲雷达相比，调频连续波雷达天线发射的微波是频率波线性调制的连续波，当回波被天线接收到时，天线发射频率已经改变，于是通过测量雷达波往返信号的频谱而非雷达波的往返时间进行物位测量。它的工作原理可以简述如下：

图5-7 调频连续波雷达物位检测原理图

雷达物位计的探头同时进行雷达波的发射和接收，当雷达信号被液体表面反射后，天线就拾取回波。由于信号的频率是在变化，因此与发射时的信号相比，回波的频率稍有不同。而该频差与雷达物位计测量的距离H成正比关系，即H越大也越大。因此通过锯齿波的频差检测即可得到一个高精度的物位信号。如图5-7所示。为了排除干扰信号，雷达物位计的信号处理电路通常测量混合信号频谱，用快速傅里叶变换来计算混合信号，然后确定天线到反射界面的距离。