雷达液位计的概念与常识

一、核心概念：什么是雷达液位计？雷达液位计是一种利用微波（雷达波）来测量储罐、槽罐或其他容器中物料液位的物位仪表。核心工作原理：它通过天线发射特定频率的电磁波（微波），微波接触到被测物料表面后会发生反射，反射的回波被天线接收。仪表内部的电子元件会精确计算出发射波和回波之间的时间差，再根据电磁波的传播速度（光速）计算出天线到物料表面的距离，最后通过已知的罐体高度，换算出当前的液位高度。基本公式：液位=罐高-(光速×时间差)/2二、主要技术类型雷达液位计主要分为两大类，这是选型时的首要决定。1.脉冲型雷达（或称时域反射式，TDR）·工作原理：发射功率很低的微波脉冲，并计算脉冲的“飞行时间”。·特点：

·天线：通常为非接触式，如喇叭口天线、棒状天线（杆式天线）。

·优点：无需标定、精度较高、功耗低、成本相对较低。

·缺点：对于低介电常数的介质或大量程工况，回波信号可能较弱。

·应用：是目前最主流、应用最广泛的类型，适用于大部分液体和固体颗粒的测量。2.调频连续波雷达（FMCW）·工作原理：发射频率连续线性变化的微波，通过比较发射频率和接收频率之间的频率差（该频率差与距离成正比）来计算液位。·特点：

·天线：通常为接触式，即导波雷达（GWR），使用金属波导杆或缆绳来引导微波。

·优点：测量精度极高、信号更强、几乎不受介质介电常数影响、抗干扰能力强。

·缺点：成本较高、安装更复杂（需接触介质）、不适用于易粘附或腐蚀性强的介质（可能影响波导杆）。

·应用：常用于测量低介电常数介质（如液化气、轻质油品）、苛刻工况或需要极高精度的场合。三、关键性能参数与概念1.介电常数（ε）

·定义：衡量物质存储电能能力的物理量，是决定雷达波反射能力的关键因素。

·影响：

·高介电常数（ε>10，如水）：反射信号强，易于测量。

·低介电常数（ε<4，如液化气、溶剂、干燥固体）：反射信号弱，测量困难，通常需要选用导波雷达或带特殊算法的脉冲雷达。2.量程

·指仪表能够测量的最大距离。选型时必须确保仪表量程大于实际需要测量的最大距离（空罐高度）。3.精度

·指测量值与真实值之间的误差范围。通常为±2mm至±10mm不等，高精度型号可达±1mm。4.过程连接与天线类型

·过程连接：如螺纹（G1½A,NPT2"）、法兰（DN50,DN80,DN100等），需与罐顶开口匹配。

·天线类型：

·喇叭口天线：最常用，尺寸越大，波束角越小，抗干扰能力越强。

·棒状/杆式天线：用于较小罐或介质较干净的场合。

·抛物面天线：用于超大量程或要求极小波束角的苛刻工况。

·缆绳/杆式天线（导波雷达）：接触式测量，信号导向性强。5.波束角

·指雷达波发射出去的能量锥角。波束角越小，能量越集中，越能避开罐内障碍物（如搅拌器、加热盘管、入料口）的干扰。6.盲区

·指天线表面附近无法有效测量的区域。安装时要确保最高液位不能进入盲区。四、优势与局限性优势：·非接触式（脉冲雷达）：不接触介质，适用于腐蚀性、高粘度、有毒、卫生级等介质。·测量准确，几乎不受介质密度、温度、压力变化的影响。·安装简单，可在设备运行时安装，维护量小。·适用范围广，从常压罐到高压、真空罐，从液体到固体颗粒。局限性：·介电常数过低的介质测量困难（导波雷达可解决）。·罐内障碍物可能产生虚假回波，需要借助虚假回波抑制功能进行处理。·液面有严重泡沫时，会吸收微波，可能导致信号衰减甚至测量失效。·对于剧烈沸腾或波动的液面，测量值可能会跳动。·安装位置要求高，需避开进料口等干扰源。五、选型与安装要点1.选型步骤：

·确定介质：是什么物料？介电常数多大？是否有腐蚀性、粘附性？

·确定工况：罐高（量程）？温度？压力？是否有搅拌、泡沫、蒸汽、粉尘？

·选择类型：根据介电常数和工况，决定用脉冲雷达还是导波雷达。

·确定规格：选择合适的天线类型、过程连接、量程和精度。2.安装注意事项：

·天线应垂直于物料表面。

·尽量远离进料口、人孔、搅拌器等干扰源。

·保证仪表轴线与罐壁保持一定距离。

·对于锥顶罐，仪表应安装在罐顶的中央。

·安装后，必须使用设备自带的调试软件进行现场调试，特别是虚假回波学习，以锁定真实的液面回波。六、常见应用领域·石油化工