物位计 天仪

微波物位计俗称雷达（radar）物位计，雷达是英文radio detection and raging（无线电检测与测距）首字母的缩写词。

　　雷达物位计采用微波脉冲的测量方法，并可在工业频率波段范围内正常，波束能量低，可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量。适用于粉尘、温度、压力变化大，有惰性气体及蒸汽存在的场合。对人体及环境均无伤害，让顾客买智能雷达物位计买的放心，买的值得。雷达物位计还具有不受介质比重的影响，不受介电常数变化的影响，不需要现场校调等优点，不论是对工业需要，还是对顾客经济实惠的考虑，都是不错的选择。

高频雷达物位计

[1]计目前已成为市场上的主流产品，主要分为脉冲雷达物位计和导波雷达物位计。低频脉冲雷达物位计尽管具有价格相对低廉的优点，但在主要应用领域中，属于逐渐被淘汰的产品。与低频脉冲雷达物位计相比，高频脉冲雷达物位计在应用过程中有以下优点：

　　1．高频雷达物位计（主要指26ghz和24ghz）具有能量高，波束角小，天线尺寸小，精度高等优点。

　　2.26ghz雷达波长11mm，6ghz雷达波长50mm，雷达物位计在测量散装料位时，雷达波反射主要来自料面的漫反射，漫反射的强度与物料大小成正比，与波长成反比，而大部份散装料直径远远小于50mm，这就是目前26ghz雷达是测量散装料物位选择的原因。

　　3．在一些直径小而高度并不是很高的小型罐的应用中，6ghz雷达天线长（300-400mm）无形中增大了盲区（大约600mm），另外由于6ghz雷达方向性差（开角大）在小罐中会产生多径反射；而26ghz雷达频率高，天线短，方向性好，克服了6ghz雷达的缺点，适用于小罐测量。

　　4．由于现场环境恶劣，随着时间推移，雷达天线会堆积污物、水汽等，26ghz雷达天线小，附加天线罩可大大改善因污物、水汽造成的影响；6ghz雷达天线大，加天线罩很困难。且仪表较沉重，清理困难。

　　5．由于26ghz雷达方向性好，很多恶劣工况，可通过简单隔离，将雷达物位计装在容器外进行测量

工作原理

　　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出发射器到目标的距离。

雷达物位计的组成 仪表部分

　　z 环境温度：-20-60℃

　　z 供电电源：ac 220v±10% 50hz

　　z 测量精度：0.5% 功 耗：≤3w

　　z 模拟输出：4-20ma， 负载能力≤550ω

　　z 继电器输出：4 组继电器转换接点（ac 220v 2a）

　　z 安装方式：盘装开孔152 (宽) ×76 (高) 壁挂尺寸210(宽) × 280 (长) ×110(厚)

探极部分

　　z 介质温度：-40-240℃

　　z 传输距离：传感器和仪表之间的信号传输距离小于1.2km

　　z 探极种类：棒式、缆式、同轴式、重型缆式

　　z 安装尺寸：g1.5 管螺纹

　　z 仓内压力：小于4mpa

　　ld-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 4～20ma 变送输出，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：ac220v±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℃

　　探极工作（介质）温度： 普通型： -20～60℃

　　中温型： -40～200℃ 高温型： -40～800℃

　　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（是双绞线）连接，每条导线电阻应

　　小于3 欧姆

　　检测范围： ≤11000p

　　报警输出方式：两组继电器常开、常闭触点，对应高、低两点输出，分别可选物位的 90%、80%、70% 和 30%、20%、10% ，出厂是置于80%和20%处。（触点容量ac250v，0.3a；dc28v,0.5a；电阻负载）

　　变送输出：4～20ma

　　二次仪表外型尺寸： 48（宽）× 96（高）× 112（深）

　　二次仪表开孔尺寸： 43+1（宽）× 91+1（高）

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出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(24～26ghz)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计。

　　也有使用5.8ghz ~ 10ghz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。

选型注意事项

　　1、 精度等级和功能根据测量要求和使用场合选择仪表精 度等级，做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合，应该选择精度等级高些，如1.0级、0.5级，或者更高等级; 用于过程控制的场合，根据控制要求选择不 同精度等级;有些仅仅是检测一下过程流量，无需做控制和计量的场合，可以选择精度等级稍低的，如1.5级、2.5级，甚至 4.0级，这时可以选用价格低廉的插入式雷达物位计。

　　2、测量介质流速、仪表量程与口径 测量一般的介质时，雷达物位计的满度 流量可以在测量介质流速0.5—12m/s范围内 选用，范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一 定与工艺管道相同，应视测量流量范围是否 在流速范围内确定，即当管道流速偏低，不能满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准 确度不能保证时，需要缩小仪表口径，从而提 高管内流速，得到满意测量结果。

雷达物位计防雷击的措施

　　随着工业自动化发展的须要，仪器仪表业飞速发展，但是这些内部应用了大量微电器件的智能仪器仪表，却在大多具有绝缘强度低、耐电涌身手初等题目。因此智能仪器仪表的防雷，就显得十分紧要了，非常是在雷暴季节，以避免构成庞大散失。

　　导波雷达液位计仪表防雷，要从单方面下手，包罗内部零碎防雷和内部零碎防雷，一般主要靠参加防雷装置来完成。具体可颠末以下门径来发展防雷。

　　1、防雷先从接地零碎做起。雷达物位计的机壳，非常像控制柜、独霸台、电源柜等，机壳都要用扁钢毗邻到共同。仪表任务电源如24v负端和仪表信号地、合计机输入输出信号地等相连要构成等电位。本安地、安全栅、阻遏栅、安全器等接地也要思虑仪表信号参考点毗邻时可否构成等电位。

　　2、不能忽视智能仪器仪表的电源防雷眷注。为智能仪器仪表安装防浪涌眷注零碎大要或许电涌，以确保仪器仪表不会超过耐压极限。电涌眷注器大要在雷暴天气感应到雷浪涌时，将过载电流汇入大地。

　　3、为智能仪器仪表配信任号通道电涌器，不单大要保证动态传递切确、顽固、灵动，何况大要在雷暴天气，泄放过压电涌到大地，确保信号传输的安全。

　　4、定期对智能仪器仪表的电源零碎接地、汇流条、接地体、电涌器、电源防雷栅等发展搜查和培修，以及及时转变。

主要供应商

　　现今雷达物位计市场基本还是以进口的品牌产品为主，主要由vega、e+h、siemens西门子、keohne、emerson等公司。随着国内雷达物位仪表的发展，国内雷达物位计已经达到世界水平。

天线分类

　　雷达物位计按工作方式可以分为非接触式和接触式两种。

　　非接触式微波物位计常用喇叭或杆式天线来发射与接收微波，仪表安装在料仓顶部，不与被测介质接触，微波在料仓上部空间传播与返回。安装简单、维护量少，并且不受料仓内气体成分、粉尘、温度变化等的影响，深受用户欢迎，可替代劳动强度大的人工投尺或带重锤的卷尺、维修率高的接触式仪表（重锤探测式yo-yo）、电容等。因此，非接触式微波物位计是近年来发展Zui快的物位测量仪表。

　　接触式微波物位计一般采用金属波导体（杆或钢缆）来传导微波，仪表从仓顶安装，导波杆直达仓底，发射的微波沿波导体外部向下传播，在到达物料面时被反射，沿波导体返回发射器被接收。

技术方案

　　目前世界上的微波（雷达）物位计通有脉冲法（puls）和连续调频法（fmcw）两种。

连续调频(fmcw)技术

　　连续调频(fmcw)技术测量物位是将传播时间转换成频差的方式，通过测量频率来代替直接测量时差，来计算目标距离。发射一个频率被线性调制的微波连续信号，频率线性上升(下降)，所接收到的回波信号频率也是线性上升(下降)的，两者的频率差将比例于离目标的距离。

　　频率被调制的信号通过天线向容器中被测物料面发射，被接收的回波频率信号和一部分发射频率信号混合，产生的差频信号被滤波及放大，然后进行快速傅利叶变换(fft)分析，fft分析产生一个频谱，在此频谱上处理回波并确认回波。

脉冲波技术

　　脉冲波测距是由天线向被测物料面发射一个微波脉冲，

当接收到被测物料面上反射回来的回波后，测量两者时间差(即微波脉冲的行程时间)，来计算物料面的距离。

　　微波发射和返回之间的时差很小，对于几米的行程时间要以纳秒来计量。脉冲测距采用规则的周期重复信号，并重复频率(rpf)高。

频率选择

　　目前微波物位计使用的微波频率有三个频段：c波段(5.8～6.3ghz)、x波段(9～10.5ghz)、k波段(24～26ghz)。制造商根据自己的技术及国家批准的频率来设计产品。

　　物位测量中的微波一般是定向发射的，通常用波束角来定量表示微波发射和接收的方向性。波束角和天线类型有关，也和使用的微波频率(波长)有关。

　　对于常用的圆锥形喇叭天线来说，微波的频率越高，波束的聚焦性能越好，即波束角小，在实际使用中这是十分重要的，低频微波物位计有较宽的波束，如果安装不得当，将会收到内部结构产生的较多的虚假回波，例如：采用4”喇叭天线的26ghz雷达的典型波束角为8°，而5.8ghz 的典型波束角为17°。并且，微波的频率越高，其喇叭尺寸也可以做的越小，更易于开孔安装。目前还没有频率高于k波段（24—26ghz）的微波（雷达）物位计。

　　而x波段雷达由于没有明显的应用特点，而在各大物位厂商的雷大物位技术发展中趋于被淘汰。

测量原理

　　调频连续波雷达物位计在测量过程中应用了按照线性变化的高频信号，雷达物位计的信号从天线发出，在被测量平面反射，回波被天线接收。雷达物位计信号的发出与回波接收的频率差被用于进一步的信号处理，频率差对应于测量距离。一个大的频率差应对于一个较大的测量距离。通过fft频率差被转化为频谱差，进而换算出测量距离。物位与测量距离的差别取决于空罐的高度。

发射能量很低的极短的微波脉冲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的测量。

　　即使工况比较复杂的情况下，存在虚假回波，用Zui新的微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波。输入天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成，精度可达到毫米级。距离物料表面的距离d与脉冲的时间行程t成正比：

　　d=c×t/2

　　其中c为光速

　　因空罐的距离e已知，则物位l为：

　　l=e-d

　　输出

　　通过输入空罐高度e（=零点），满罐高度f（=满量程）及一些应用参数来设定，应用参数将

　　自动使仪表适应测量环境。

　　对应于4－20ma输出。

应用介质

　　?雷达物位计适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量，适用于温度、压力变化大；有惰性气体及挥发存在的场合。

　　采用微波脉冲的测量方法，并可在工业频率波段范围内正常工作。波束能量较低，可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对人体及环境均无伤害。

产品简介

雷达物位计
类 别
应 用	过程条件简单，腐蚀性的液体、浆料、固体 比如： 水液储罐 酸碱储罐 浆料储罐 固体颗粒 小型储油罐	存储或过程容器腐蚀性的液体、浆料、固体 比如： 水液储罐 酸碱储罐 浆料储罐 固体颗粒 小型储油罐	适应各种存储容器或过程计量环境，液体、浆料、固体 比如： 原油、轻油储罐 原煤、粉煤仓位 挥发性液体储罐 焦碳料位 浆料储罐 固体颗粒
测 量 范 围	20米	20米	35米
过 程 连 接	螺纹	法兰	法兰
过 程 温 度	-40-130℃	-40-150℃	-40-250℃
过 程 压 力	-1.0-3bar	-1.0-20bar	-1.0-40bar
重 复 性	± 3mm	± 3mm	± 3mm
精 度	< 0.1%	< 0.1%	< 0.1%
频 率 范 围	6.8ghz	6.8ghz	6.8ghz
防爆/防护等级	exiaiict6/ip68	exiaiict6/ip68	exiaiict6/ip68
信 号 输 出	4…20ma/hart（两线）	4…20ma/hart两线)	4…20ma/hart（两线）

　常见雷达物位计安装要求：

　　推荐距离:墙至安装短管的外壁： 离罐壁为罐直径1/6处，Zui小距离为200mm。 <li>不能安装在入料口的上方。不能安装在中心位置，如果安装在中央，会产生多重虚假回波，干扰回波会导致信号丢失。如果不能保持仪表与罐壁的距离，罐壁上的介质会黏附造成虚假回波，在调试仪表的时候应该进行虚假回波存储。

　　常见型号雷达物位计调试　　

可以通过三种方式调试：

　　通过显示调整模块gpm

　　通过调试软件

　　通过hart手持编程器

　　无论那种信号输出，4…20ma/hart, profibus pa,雷达传感器都可以通过软件进行调试。采用gdpf软件进行调试，gdpuls需要一个仪表connectcat驱动器。软件和connectcat驱动器可以作为附件订购。

　　使用软件调试的时候，给雷达仪表加电24vdc，同时在连接hart适配器前端加一个250欧姆的电阻。如果一体式hart电阻（内部电阻250欧姆）的供电仪表，就不需要附加外部电阻，这时候hart适配器可以和4…20ma线并联。

分类

　　雷达物位计按应用可分为两类,现分述如下:

　　（1）用于库存管理或贸易结算的高精度液位计量 主要用于石油成品油及化学用品液体的精度测量，测量精度主要在1mm以内，基本上采用调频连续波原理。价格昂贵，应用量也有限，故只有少数公司生产，有适用于不同场合的喇叭、抛物面及阵列天线.

（2）用于过程物位监测 由于工业过程种类繁多，仪表必须适应各种介质，以及不同的温度、压力范围。精度约为0.1%fs或者5mm。这几年，过程级微波物位计发展很快，主要是加速普及。在性能提高的同时，价格也相对适中，适用于更多工况。

　　固态物料料位，特别是气体输送料状料位（烟灰、成品水泥）一直是物位测量中的难题，但是雷达物位计可以稳定、可靠的测量。

内容的输入输出 雷达物位计输入

　　天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成，精度可达到毫米级。距离物料表面的距离d与脉冲的时间行程t成正比：

　　d=c×t/2

　　其中c为光速

　　因空罐的距离e已知，则物位l为：

　　l=e-d

雷达物位计输出

　　通过输入空罐高度e（=零点），满罐高度f（=满量程）及一些应用参数来设定，应用参数将自动使仪表适应测量环境。对应于4－20ma输出。

测量条件

[2]注意事项l 测量范围从波束触及罐低的那一点开始计算，但在特殊情况下，若罐低为凹型或锥形，当物位低于此点时无法进行测量。

　　l 若介质为低介电常数当其处于低液位时，罐低可见，此时为保证测量精度，建议将零点定在低高度为c 的位置。

　　l 理论上测量达到天线的位置是可能的，但是考虑到腐蚀及粘附的影响，测量范围的终值应距离天线的至少100mm。

　　l 对于过溢保护，可定义一段安全距离附加在盲区上。

　　l Zui小测量范围与天线有关。

　　l 随浓度不同，泡沫既可以吸收微波，又可以将其反射，但在一定的条件下是可以进行测量的。

　　雷达物位计的安装说明

安装说明 推荐距离（1）墙至安装短管的外壁： 离罐壁为罐直径1/6处，Zui小距离为200mm。 不能安装在入料口的上方（4）。 不能安装在中心位置（3），如果安装在中央，会产生多重虚假回波，干扰回波会导致信号丢失。 如果不能保持仪表与罐壁的距离，罐壁上的介质会黏附造成虚假回波，在调试仪表的时候应该进行虚假回波存储。

"物位计"的类型为智能雷达物位计，型号是TK-LW1100，品牌为天仪，加工定制是是