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1.雷達(dá)液位計(jì)簡(jiǎn)述
1.1雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量原理及分類(lèi)
雷達(dá)液位計(jì)的工作原理僅涉及到發(fā)射、反發(fā)射和接收三個(gè)步驟，相對(duì)較為簡(jiǎn)單。利用高頻電磁波原理，電磁波信號(hào)從天線設(shè)備的末端發(fā)出，當(dāng)接觸到被測(cè)物質(zhì)的表面后，就會(huì)立即形成反射回波信號(hào)，并被天線所接收。根據(jù)發(fā)生脈沖與接收脈沖所用時(shí)差，準(zhǔn)確的計(jì)算出天線與被測(cè)介質(zhì)表面之間的距離，從而對(duì)罐區(qū)的液位實(shí)現(xiàn)最終測(cè)量。雷達(dá)液位計(jì)由發(fā)射裝置、天線、接收裝置、信號(hào)處理單元、顯示單元等幾個(gè)部分構(gòu)成。根據(jù)測(cè)量原理不同，雷達(dá)液位計(jì)可分為以下三種，分別是脈沖雷達(dá)、射頻連續(xù)波雷達(dá)和導(dǎo)波雷達(dá)，也可稱(chēng)為時(shí)差式和頻差式。通常射頻連續(xù)波雷達(dá)液位計(jì)是采用頻差式測(cè)量液位的;脈沖雷達(dá)計(jì)和導(dǎo)波雷達(dá)計(jì)采用時(shí)差式測(cè)量的。另外，按傳感器分為纜式、桿式、喇叭口/拋物面/平面、同軸、衛(wèi)生型;根據(jù)電磁波的頻率又可分為高頻、中頻和低頻;根據(jù)工況可分為高溫和防腐兩種。下面重點(diǎn)介紹三種類(lèi)型雷達(dá)液位計(jì)。
（1）導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)
導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)屬于接觸式測(cè)量，借助時(shí)域反射技術(shù)引導(dǎo)電子單元所發(fā)出的微波脈沖順著導(dǎo)波桿進(jìn)行傳輸，當(dāng)微波脈沖接觸到被測(cè)介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)出反射信號(hào)，并由電子部件來(lái)進(jìn)行接收。系統(tǒng)對(duì)發(fā)射到接收之間的間隔時(shí)間做出計(jì)算，將其轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的距離或高度，即通過(guò)對(duì)發(fā)生脈沖和反射脈沖的時(shí)間差的測(cè)量液位的。這種時(shí)差式測(cè)量方法中發(fā)射頻率為固定值。
導(dǎo)波雷達(dá)適用于測(cè)量液態(tài)或液界面，如低介電、酸的有機(jī)溶劑、酸、水貨油水界面等等。在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①盡量將介電常數(shù)低的介質(zhì)放置于上部;②兩種液體相互間的介電差異不可低于10;③上層介質(zhì)的介電常數(shù)必須是已知數(shù)，這一參數(shù)可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定得知;④上層介質(zhì)的介電常數(shù)決定了介質(zhì)的厚度;⑤上層介電常數(shù)小于3為其下限，下層介電常數(shù)大于20為其上限;⑥液位測(cè)量和界面測(cè)量可同時(shí)進(jìn)行。
非接觸式雷達(dá)液位計(jì)
非接觸式雷達(dá)液位計(jì)包括兩種類(lèi)型，其一是脈沖雷達(dá)液位計(jì)，另一種為調(diào)頻連續(xù)雷達(dá)液位計(jì)。
脈沖雷達(dá)液位計(jì)。主要是借助電子單元，利用天線系統(tǒng)向外發(fā)射出極其狹窄的微波脈沖，脈沖在短時(shí)間內(nèi)以光速進(jìn)行傳播，當(dāng)受到被測(cè)介質(zhì)的阻礙后，部分能量會(huì)形成反射波形被天線系統(tǒng)迅速接收。隨后將發(fā)射脈沖與接收脈沖之間的間隔時(shí)間轉(zhuǎn)化成被測(cè)介質(zhì)與天線相互間的距離長(zhǎng)度。脈沖雷達(dá)測(cè)量的間隔時(shí)間極小，因此需要借助時(shí)間拓展技術(shù)，將測(cè)量精準(zhǔn)度控制在5～10mm之間。發(fā)射脈沖和接收脈沖相互的時(shí)間間隔與被測(cè)介質(zhì)表面與雷達(dá)天線相互間的距離呈正相關(guān)。通過(guò)對(duì)發(fā)射脈沖和反射脈沖之間的時(shí)間差進(jìn)行測(cè)量，再通過(guò)相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算，就可以得出被測(cè)介質(zhì)表面與探頭之間的距離。
調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)液位計(jì)。雷達(dá)天線向外持續(xù)發(fā)出可調(diào)制頻率的電磁波波長(zhǎng)信號(hào)，當(dāng)受到被測(cè)介質(zhì)液面阻礙時(shí)，會(huì)迅速將電磁信號(hào)反射回雷達(dá)天線，將雷達(dá)天線接收到的反射信號(hào)頻率與發(fā)射頻率信號(hào)相比較，并將頻率差轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)表面到雷達(dá)天線之間的距離。這類(lèi)雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射波頻率不固定為一等幅可調(diào)頻率，且通過(guò)發(fā)射波和反射波頻率差值與被測(cè)液位比例關(guān)系推算出液位。該種測(cè)量方式的精準(zhǔn)度可到達(dá)1mm。
從上述雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理不難看出，脈沖式雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量精度會(huì)隨著測(cè)量距離的逐漸增加而持續(xù)下降，而調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量精確度更高，能夠?qū)⒏蓴_回波有效去除，可適用于對(duì)計(jì)量精準(zhǔn)度有著較高要求的大型儲(chǔ)罐測(cè)量。
1.2雷達(dá)液位計(jì)的特征
（1）導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量特征：①?zèng)]有活動(dòng)的機(jī)械零部件，后期維護(hù)成本較低;②安裝簡(jiǎn)單方便，適用于罐頂安裝以及旁路管的頂部安裝;③適用于界面、液面、粉末狀小顆粒固料等多種介質(zhì)測(cè)量;④測(cè)量精準(zhǔn)度不會(huì)受到介質(zhì)PH值和密度等物理參數(shù)的影響;⑤適用于低溫、高溫、高壓和蒸汽等多種場(chǎng)合測(cè)量。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)可用于測(cè)量尺寸較小的容器，也可用于測(cè)量各種尺寸的儲(chǔ)罐或旁通管，還可以測(cè)量各種粉末狀介質(zhì)。在測(cè)量過(guò)程中，微波還會(huì)順著導(dǎo)波管向下進(jìn)行傳導(dǎo)，因此在導(dǎo)波管周?chē)M量避免物料的堆積和金屬干擾。導(dǎo)波雷達(dá)具有先進(jìn)的診斷性能，可以對(duì)導(dǎo)波桿聚集物進(jìn)行有效檢測(cè)。
（2）非接觸式雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量特征：①不存在活動(dòng)的機(jī)械零部件，后期維護(hù)成本較低;②安裝簡(jiǎn)單方便，可適用于罐頂安裝;③適用于固體、液體、黏稠或腐蝕性介質(zhì)的測(cè)量;④適用于低溫、高溫、高壓和蒸汽場(chǎng)合測(cè)量;⑤可采用聚四氟乙烯進(jìn)行密封，與測(cè)量過(guò)程相互隔離;⑥調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)液位計(jì)可以發(fā)出更強(qiáng)的微波射頻，適用于對(duì)測(cè)量精準(zhǔn)度有極高要求的介質(zhì)測(cè)量。
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