脉冲雷达说明手册和安装说明书

26GHz26GHz26GHz26GHz 脉冲雷达脉冲雷达 万讯 26GHz 脉冲雷达物位计 万讯万讯 26GHz26GHz26GHz26GHz 脉冲脉冲雷达物位计雷达物位计 概述概述 深圳万讯在 2004 年推出 26GHz 喇叭式的调频连续波雷达， 2009 年推出球状天线调频连续波雷达，2011 年又推出 26GHz 脉 冲雷达物位计。该款雷达主要是对原有雷达产品线的补充，构成 不同用途和层次的产品，满足不同用户和市场的需要。大家知道， 球状天线的调频连续波雷达在这几年的使用中，非常有特点，很 受用户和设计院欢迎，该产品具有信号功率强，抗干扰能力强， 精度高，可以广泛用于复杂工况；如带有搅拌、蒸汽和一定泡沫 的液体；带有大量粉尘、介电常数小和料位不平的固体；球天线 可以避免冷凝水和高粉尘对雷达天线的污染；有空频谱分析可以 消除固定干扰源；有频谱图可以实时分析不同距离的信号和强度 有多种文字（包括中文）用户界面。 调频连续波的雷达硬件中有多个高性能的 DSP（信号处理器）芯片和大量 的复杂软件，特别是为了实现二线制，增加了许多算法和成本，球状天线结构 对于高粉尘非常有效，但是对于防腐/蒸汽密封就有一定的难度；高温高压受到 一定的限制。如果采用 26GHz 脉冲雷达，由于脉 冲雷达计算和算法比较简单，不需要多 DSP 和复 杂的算法，使得各方面的成本有所降低，介于脉冲 雷达原理和工作方式，微波能量比较小，穿透能力 弱，由于信号处理的基础为电压信号，容易受各种 干扰，但是对于： 适用场合：适用场合： 介电常数比较大，例如以水为基础的液体； 罐体高度不是非常高； 如果是固体，但是介电常数大于 3（r3） ，粉尘不是非常大； 精度要求不是非常高； 用户预算受到一定的限制 以上情况下，可以考虑选择脉冲雷达，事实上，还是有许多场合还是可以选择脉冲雷达。 主要特点主要特点： 工作频率为 26GHz，波束角比较小；DN80 天线为 5（半角） ；DN100 天线为 4； 将调频连续波产品中许多特点延续到脉冲雷达中，球状天线的特点可以保护微波天线和防止粉尘的 污染；如空频谱，测量自检，固定电流输出设定；各种方便用户的人性化显示， 雷达天线有 316 喇叭（DN80/DN100/DN150)；有 DN80 PP，DN150 PP 和 DN80 PTFE 的球天线；有 DN200 抛物面天线，有完全防腐的 PTFE 天线； 由于经济性的原因，将雷达分为多种用途和测量范围，有液体和固体之分，有 20 米和 50 米之分， 有用于防腐或者隔爆等不同应用，不建议互相互换； 就软件算法而言，引入了调频连续波中的空频谱技术，对固定的干扰进行识别；有类似的功率谱/ 空频谱和相关谱曲线屏幕显示；有信号实时包络线，提供现场调试；有许多调频连续波产品的特征； 对于金属罐顶/罐底的多次反射干扰，软件处理中增加了首波信号处理，结合实时包络线的显示简单 有效处理干扰，是许多其它脉冲雷达不及的 万讯 26GHz 脉冲雷达物位计产品说明和安装说明 实时性强:由于脉冲雷达算法简单，数据处理量要比调频连续波小的多，可以快速信号处理，3 次/ 秒测量，1 次/秒信号输出。 工作原理工作原理 脉冲雷达与调频连续波雷达的本质不同是在于，距离信号的表现形式分别为发射微波的频（率）差 和时（间）差，调频连续波测量的信号值转换成频率和频谱信号，脉冲雷达处理的是毫伏信号在测 量过程中： 脉冲雷达的发射机制是脉冲方式，调频连续波是连续波发射方式，所以后者的发射功率强； 基本原理是大体相同的，雷达物位计将发射微波脉冲，以光速（在空气中）传播，碰到被测介质表 面（介电常数必须大于传播介质的介电常数） ，部分微波被反射回来(反射量取决于料面平整度/介电 常数大小） ，被同一天线接收，介质的反射量（率）越大，信号就越强，越好测量；反射量（率） 越 小，信号就越弱，越容易受干扰；部分微波穿过介质到罐底或者反射到其它方向（穿透量和其它方 向的反射量将构成多重发射和干扰信号） 。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔t 与天线到被测介质表 面的距离 D 成正比（脉冲雷达） ；频差f 与距离成正比是调频连续波的测量基础。如下图所示： 脉冲雷达原理图调频连续波雷达原理图 脉冲雷达由于采用微波脉冲信号，是间断性发射脉冲方式，所以脉冲雷达可以做到功率比较低，一 般为 60nW/cm2(距离为 1 米时） ，2.5nW/cm2(距离为 5 米时） 。由于电磁波的传播速度极高，发射脉 冲与接受脉冲的时间间隔很小（纳秒量级）很难确认，Maxonic26GHz 脉冲雷达采用一种特殊的相 关解调技术，可以准确识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔， 从而能够比较精确的计算出天线到被测介质表面的距离，其精 度为+/-3mm（液体） ，+/-1020mm(固体） 。 特点描述：特点描述： 1. 26GHz 高频微波脉冲 a.波束角度小，能量集中，安装位置的选择灵活性更大； b.具有更强的抗干扰能力，提高了测量精度和稳定性； c.波长更短，对于粉料、颗粒等物位测量效果更佳； 2.二线制/四线制通讯仪表 a. 二线制：420Ma+HART，24VDC 供电， b. 四线制：420Ma+Modbus，24VDC 或者 220VAC 供电， c. 电源中加有特别的滤波处理， 可以消除来自电源网的噪音和干扰； 3.外壳 a外壳材质可以选择铝合金、不锈钢或者工程塑料； b双腔/单腔可选 （全系列） ， 以满足本安和防爆等特殊场合的要求； 4.防腐天线， a.采用喇叭衬 PTFE，安装方便，防腐效果好； 双腔外壳 万讯 26GHz 脉冲雷达物位计 b.喇叭下方加 PTFE 锥体，满足压力比较大，量程可以到 25 米； c.最高介质温度可以到 130 度，温度小于 4 公斤。 5.喇叭天线 a.多种喇叭天线规格，DN50，DN80 或者更大（DN100，125，.） ； b.天线材质可以为 304、316L, 或者 HC 合金； c.天线可以加长到 0.6 米左右（自身长度 300mm，天线延长 300mm） ，以满足不同罐体安装和 不同介质的需要； d.发射角度小，3(DN150,半角)，4(DN100,半角),6(DN80,半角)和 9(DN50,半角)； e.最大测量范围 60 米，法兰面的温度范围：-40400，压力40bar。 6.球型/抛物面天线 a.防尘效果好，可用于灰尘较大的场合 b.抛物面天线的最大量程可以到 60 米以上（介电常数大于 10） ，或者 50 米（介电常数 1.8-10） ， 使用抛物面天线，信号发射/接收强度可以增加，波束角也大大减小。 7.软件特点：为时域测量方法，算法简单，容易引入干扰；必须通过软件的手段克服和消除各种干扰； a) 空频谱技术：通过实时测量包络线（相当于功率谱）和当前固定干扰包络线（空罐固定干扰谱）， 进行按照距离进行计算/叠加,消除干扰， 实时提供相关曲线， 可以进行距离方向/信号峰值方向放大， 可以找出现场的各种干扰源，以达到有效识别和克服干扰。空频谱中有新建/更新/删除/编辑选项， 彼此有不同的功能，有效提供消除干扰的能力； b) 首波信号处理：对于信号反射比较强的罐顶和罐底，会产生多次反射，会在信号之后有一个可能 比信号要强的多的反射，来抢信号；或者物位产生的回波信号弱于干扰信号，导致无法正确扑捉物 位信号，通过菜单中的首波产品将认定的物位信号增强/减弱，从干扰信号中挑选出物位信号 c) 各种人性化的显示： i.可以实时显示的信号包络线， 曲线上有最大的反射信号位置， 当前认定的距离值 （按第一个键） ； ii. 可以实时显示当前 420mA 输出的制定值（距离/物位） ，传感器工作状态和输出棒图（按第一个 键） ； iii.可以实时显示当前距离/物位/输出电流值/与当前输出对应的百分数（按第二个键） iv. 提供一些自检和系统自检，实时显示传感器状态，反射信号强度；给定电流输出（检查回路电 压和回路接线状态） ； v.密码保护：对于菜单进入和修改，可以设置密码进行保护； vi. 罐顶/罐底偏置： 提供不同要求的输出和显示提供偏置设置， 以保证表头显示与用户系统显示一 致； vii.标定和其它：有系统精度标定单元，有 4mA 和 20mA 标定单元，有产品序列号等重要信息显示 小结小结 26GHz 脉冲雷达发射功率虽然比调频连续波雷达小，抗干扰能力也比较差，但是在工况相对简单 的液位/料位测量，且介质介电常数较大时 26GHz 高频脉冲雷达一样能够用得很稳定。特别是强腐蚀 场合，像硫酸、硝酸等介质的测量，我们脉冲雷达的防腐天线能够很好的适应，不需要像调频连续 波球形雷达那样增加防腐护套等附件，安装使用起来非常方便。 同时， 调频连续波雷达因为在性能上优于脉冲雷达， 所以价格比较昂贵。 万讯公司所推出的 26GHz 脉冲雷达价格相对于调频连续波雷达来说比较实惠，对于工况不是很复杂，精度不是很高的场合完 全可以使用此款雷达，真正替客户实现“物美价廉”的愿望，在该产品中到处都可以看到调频连续 波的功能和菜单。 万讯 26GHz 脉冲雷达物位计产品说明和安装说明 技术规格技术规格 基本原理26GHz 脉冲雷达（TDR 时间域反射原理雷达） 测量范围 腐蚀性液体应用015m 普通耐高温、高压型液体应用020m 料仓应用060m 测量精度 PTFE 棒状/锥形天线5mm 不锈钢喇叭天线3mm 不锈钢喇叭/球形天线15mm 最大负载350 欧姆 分辨率1mm 过程温度 腐蚀性液体应用-40+130 普通耐高温、高压型液体应用-60+400 料仓应用-60+400 过程压力 腐蚀性液体应用-0.10.5mPa 普通耐高温、高压型液体应用-0.14mPa 料仓应用-0.14mPa 介电常数1.8 防护等级IP 67 材质 外壳部分铝/不锈钢(待定） /工程塑料(单腔或双腔可选） 接液部分不锈钢（316L） ，PTFE 过程接口不锈钢（316L） ，PTFE 密封部分 Viton（-40.+130） Kalrez（-20.+130） 石墨（-60400） 过程连接 螺纹连接G 1-1/2、NPT 1-1/2 法兰连接各种 DIN 和 ANSI 法兰，PN40 以下 电源/通讯协议 两线制1630V DC/HART 四线制22.826.4V DC/Modbus 四线制198242VAC/Modbus 输出信号420mA 电缆入口M201.5；NPT 1/2 接线端子1.1.5mm 2 ATEXATEX：EEx ia C T6；EEx d ia C T6 万讯 26GHz 脉冲雷达物位计 MaxonicMaxonicMaxonicMaxonic 26GHz26GHz26GHz26GHz 脉冲雷达选型表脉冲雷达选型表 MRA-X/A/B/C/D/E/F/G/H 序号内容代码选型说明 X天线种类 喇叭天线(最高法兰温度200) B球状天线 (最高法兰温度100(PP), 150(PTFE) A天线材质 S6316L 不锈钢/1.4404 PT工程塑料 HC哈氏合金 C-22 B天线类型 AT11/AT12 DN50（5m）/DN80（10m）喇叭外包 PTFE，用于强腐蚀性液体（压力 3bar，温度130C）任何型号的测量范围取决于 AT21/AT22 /AT23 DN50（5m）/DN80（10m）/DN123（15m）喇叭+PTFE 锥体，用于强 腐蚀性液体（压力3bar，130C） AT31/AT32 /AT33 DN80（10m）/DN100（15m）/DN125（25m）不锈钢喇叭天线，用于 普通液体（压力40bar， 200C） AT41/AT42 /AT43 DN80（10m）/DN100（15m）/DN125（25m）不锈钢喇叭天线，用于 固体料仓（温度200C） AT51/AT52 DN100喇叭（50m）/DN200抛物面（60m）天线，用于固体料仓（温度 200C） AT6DN80 PP 球状天线，用于固体料仓（量程8米，100C） AT7DN80 PTFE 球状天线，用于固体料仓（量程8米，16vdc） 送出一个随意的电流值，检查DCS端电流是否和设置输出的值吻合 请注意请注意： “设置输出设置输出”不要随意设置不要随意设置，只有在测试或者调试需要时使用只有在测试或者调试需要时使用，退出设置输出后仪表自动退出设置输出后仪表自动 恢复测量状态下的电流输出。恢复测量状态下的电流输出。 6.4 “服务菜单”中的“距离偏置（时间轴）”：为标定液位计时产生的标定值，跟前面介绍的“安装 设置”里面的罐顶偏置或者罐底偏置是不一样的。修改之后，再恢复出厂设置是无法恢复该值，修改了 该值，将会影响测量的偏置值。 请注意：雷达都是标定好的，所以不要随意去修改这个值。请注意：雷达都是标定好的，所以不要随意去修改这个值。 6.5 第一次开启服务密码时，界面会提示你设置一个4位数的密码，下次进入菜单时就需要输入密码。 如 果忘记密码，可以输入“9876”的通用密码进行登录和修改以前设置的密码。 6.6 如果雷达出现故障需要返厂维修，需要提供序列号和版本号，在“测试”菜单里面的“设备ID”里 面可以找到相应的产品序列号和软件版本号。 6.7 在测试菜单里面， “信号强度”是判断传感器/雷达是否可以正常工作的主要依据，正常测量时微波 状态应该显示 OK，信号强度越大越好，越小说明信号越弱。 出错时显示以下代码： E02：信号弱，采集机会少，测量很不稳定 E03：长期出现E02时，无法正常测量或者传感器出现故障 6.8 目前雷达只有中文语言，暂时没有