雷达物位计工作原理及注意事项

Slide1雷达物位计

培训教材Slide2培训内容原理安装接线调试常见故障检查Slide3E+HMicropilotM系列雷达发展回顾2008- 新26GHz天线- 齐平安装,高温到200°C

- 很高的安全性:首次将气密结构用于26GHz雷达1993FMR130

(6GHz)1995FMR131-防静电杆式天线1998MicropilotII(6GHz)-两线制雷达-气密结构1999-PROFIBUSPA,FoundationFieldbusFF-高温天线(400°C)2001MicropilotMMicropilotS2002-塑料头衔-齐平式PTFE

-SIL22006

-Hf–模块加强型+20dBin标准(40m)+35dB可选(70m)2004

-固体雷达

(70m)

FMR2502009-新的抛物面天线-改进天线动态范围

-简洁的,功能强大的天线设计Slide4雷达技术原理RAdio

DetectingAndRanging非接触式连续测量不受以下因素影响真空温度过程压力密度变化空气湍流标定及调试简单

Slide5电磁波频谱雷达物位计的工作频率属于微波范围(500MHz—30GHz）E+H使用6GHz和26GHz频率雷达用于物位测量

Slide6微波对人的影响设备测量条件强度微波炉内部:门关闭时的泄漏量：approx.1W/cm2approx.0.005W/cm2手机功率2W接受信号时：approx.0.0001W/cm2雷达

发射脉冲时:平均值:approx.0.00015W/cm2approx.0.000000021W/cm2Slide7测量原理飞行时间原理Principleof

Timeof

Flight

(ToF):发射出一个波（机械波或者电磁波）波以波速”c”进行传播波在介质表面被反射接受反射波测量运行时间”t”计算接收器与反射表面的距离”d”

反射面距离d时间

t接收器

Slide8反射I

ECHOε1

≈1ε2

>1ε1:空气的介电常数ε2:介质的介电常数

微波反射取决于波阻的变化波阻在两种介质的界面处发生变化反射的特性是“反射程度r”‘r’是发射和反射波之间的比率发射和反射波之间的差异称之为传播Z2Z1波阻的改变Slide9反射II

Slide10反射III—不同介质的影响εr

=2εr

=81distance振幅amplitudedistance水油微波在油中较低的传播速度产生偏移振幅amplitudeSlide11固体和液体的DC值介质固体液体DC(εr

)实例[DC]DC(εr

)实例[DC]A1,4…1,9塑料颗粒[1.8],糖[1.8],白水泥[1.43]1,4…1,9非导电液体(例如.液化气[1.2],氯气[1.8])B1,9…2,5水泥[3.8],石膏[1.9]1,9…4非导电液体(例如油[3],甲苯[2.5])C2,5…4石英砂[2.6],米[3.5]4…10e.g.盐酸[4.6],三氯甲烷[5.5]D4…7铜矿石[6],硫酸[4],咖啡[4.6]>10导电液体例如.石油[17.8],水[81]E>7铁[9.3],导电颗粒[14]参照值为空气εr≈1所有的固体和液体εr>1DC手册中εr值摘要Slide12关掉搅拌器搅拌器对回波的影响因素一级搅拌I(-10dB)两级搅拌II(-20dB)Slide13天线对回波的影响因素FMR130DN250-喇叭FMR130DN150-喇叭FMR131杆式天线特征Slide14喇叭天线II—发射天线的作用：发射的微波能量的方向性

Directivityoftheemittedmicrowaveenergy大尺寸天线的优势：更少的衍射

更小的波束角以及更好地聚焦40°15°Slide15不同的测量频率I

6天线,6GHz11/2“天线,26GHz23°23°4“天线,26GHz6GHz26GHz较高的频率较小的天线=同样的波束角相同的频率较大的天线=较小的波束角8°Slide16不同的测量频率II

mm-精度103对于挂料及波动液面的敏感度–+天线尺寸/波束角–+

受波动液面和泡沫影响较小

受冷凝和挂料影响较小

更高的测量精度

更小的波束角

适用于较小的容器

~26GHz~6GHzSlide17指向性图表I天线特性10”天线6GHz：H–FieldE–Field1020304050-60-300306090-90Slide18安装篇MicropilotMSlide19安装位置

不要安装在中央

推荐距离罐壁距离D：~1/6罐径FMR23x:min.30cmFMR24x:min.15cmFMR250:min.20cm

不要安装在进料口上

泡沫

泡沫既可能吸收微波，也可能在表面形成反射，这取决于其本身的浓度。DD

粉尘FMR250:在粉尘严重的应用场合，使用空气清洁装置能有效防止粉尘阻塞喇叭天线。Slide20测量条件避免任何装置进入波束通道对称安装的装置，如：真空环，加热盘管等障碍物都会对测量造成影响。测量量程：为了避免腐蚀和黏附，最高液位应离天线顶端50mm。以波束达到的容器底部作为测量的起始。对于DC<4的介质，容器底部有时仍可测得。(50…300mm)Slide216GHz雷达–FMR230在立管中的安装 6GHz喇叭天线必须伸出立管

否则必须使用延伸天线FAR10

(见下图)

天线必须垂直安装Slide226GHz雷达–FMR231在立管中的安装

天线的非敏感部分必须伸出立管

标准长度：100mm/250mm

对于PTFE翻边法兰必须使用弹簧垫片

天线必须垂直安装带非敏感部分的杆式天线，需注意避免在立管内冷凝及黏附问题。Slide2326GHz雷达–FMR24X在立管中的安装Usespringwashersfor

platedflanges.

喇叭天线必须伸出立管

如果可能：

立管高度不要超过500mm

FMR245：PTFE翻边法兰必须使用弹簧垫片天线必须垂直安装FMR240FMR245FMR244Slide2426GHz雷达–FMR250在立管中的安装

喇叭天线及抛物型天线必须伸出立管

为了避开障碍物或者优化发射角度FMR250带有可选择的对准器，能在任意方向旋转15°

天线必须垂直安装

对于较高的立管抛物天线必须完全安装在立管内(2)，包括导波杆(3)3Slide25安装后仪表位置的调整

Slide26安装后的基本调整天线的位置调整效果

020406080100120-505101520moptimalpositioningoriginalpositioningdB

Slide27固体雷达FMR250–空气清扫接口

测量粉尘较大介质时，必须联接压缩空气。保证天线的清洁。Slide28喇叭口天线和抛物线天线均可选用天线定位支架天线定位支架可以使天线在15°范围内任意角度固定用途:避开料仓内障碍物确保雷达波充分打到料位表面上在测量液位时，可对倾斜的安装短管进行补偿现场安装要点–正确选用天线定位支架

Slide29导波管用在反射很弱的场合注意事项：

-

导波管应是金属的，最好是不绣钢，整个导波管的内径必须是恒定-两边打的孔必须对称180度（不能90度）-孔的宽度必须是小于内径的1/10，长度无限制

-当导波管由几根管子连起来的时候，其间隙必须小于0.1mm，当然内径仍需保持一致。喇叭天线应尽可能选择和导波管内径一致。如果天线内径比管子的内径小将会导致比较大的误差：Slide30接线－接线前注意事项在连接前请注意以下事项：·电源必须与铭牌数据(1)一致·在连接设备前必须切断电源·在连接设备前先将等势线连接至变送器的接线端子·拧紧锁定螺钉：它将天线与外壳接地连接在一起若在防爆区域使用该设备,请确保遵守国家标准及安全指南(XA文件)中的规范。必须使用指定的缆塞。对带有防爆认证的设备，其防爆保护按如下要求设计：·F12/F23外壳—Exia：电源必须为本安；·电子部分及电流输出与天线电路是隔离的；Slide31接线－接线步骤拧下外壳盖(2)

取下显示模块(3)取下端子腔室的盖板(4)用拉环将端子模块轻轻拉出；将电缆(5)穿过缆塞(6)，使用屏蔽双绞线在传感器侧仅将电缆的屏蔽层(7)接地。连线(参见端子定义)拧紧缆塞(6)拧紧盖板螺钉(4)插入显示模块拧上外壳盖(2)打开电源Slide32Micropilot

基本设定Slide33基本设定－调试工具Slide34安装调试——FMR2XX的操作Slide35介质类型(液体/固体)介质特性(介电常数)介质条件(液面)空罐高度满罐高度管径(导波管/旁通管)固定目标抑制BasicSetup

基本设定Slide36功能“mediatype(介质类型)”(001)选择:固体液体Solid固体liquid液体BasicSetup

基本设定Slide37此功能用来选定罐体形状选择：·拱顶罐domeceiling·卧式柱形罐horiz

ontal

cyl·旁通管bypass·导波管，也适用于导波天线应用stilingwell·平顶罐flatceiling·球罐sphereBasicSetup

基本设定Slide38此功能用于选择介电常数选择：·未知(unknown)·DC：<1.9·DC：1.9...4·DC：4...10·DC：>10BasicSetup

基本设定Slide39此功能用于选择过程条件选择：·标准standard·平静表面calmsurface·波动表面turb.surface·搅拌器agitator·快速变化fastchange·测试：无滤波test:nofilterBasicSetup

基本设定Slide40此功能用于输入从法兰（测量的参考点）到最低液位（=零点）的距离。罐的最大进料高度也就是我们常说的仪表量程仪表输出20mA对应值通常设置为:E-盲区-安全距离BasicSetup

基本设定Slide41BasicSetup

基本设定注意:导波管直径设置不正确,将产生较大的非线性误差!Slide42display(显示)”(008)BasicSetup

基本设定Slide43固定目标抑制固定目标干扰回波levelechotime-of-flight回波曲线移动平均曲线

液位回波Slide44什么是回波曲线?

可以被看作是仪表在某一时间点对罐内情况拍了张快照记录了所有的TOF信号：包括从罐壁，从罐底，固定障碍物，以及所测物体表面的反射回来的信号包含的信息：当前的料位回波强度/质量容器内的噪声水平当前测量的质量/可靠性检测安装问题Slide45典型的回波曲线振荡振铃

FAC(蓝色

)抑制曲线

(黑色)强烈的反射信号Slide46回波抑制mapthreshold(black)抑制曲线：是根据仪表安装在罐子或筒仓内所做的记录最好在空仓的时候进行空罐的情