雷達(dá)是利用電磁波傳播中的折射性和快速性開發(fā)的空間測距電子儀器，首次用于防衛(wèi)和航空導(dǎo)航。 隨著科學(xué)技術(shù)的普及，雷達(dá)被用于工業(yè)和民間領(lǐng)域，產(chǎn)生了許多型號的產(chǎn)品，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中水平測量的雷達(dá)水平計(jì)就是其中的一種。

雷達(dá)液位計(jì)的測量原理

雷達(dá)液位計(jì)的測量原理與軍用雷達(dá)相同，用電磁波的直線傳播特性測量周圍空間的空間距離，即被測物與雷達(dá)的直線空間距離，具體是工業(yè)生產(chǎn)中從液體液面測量雷達(dá)天線的空高。 通過配置雷達(dá)液位計(jì)，可以設(shè)定從雷達(dá)天線到容器底部的垂直距離，可以根據(jù)測量的液面高度計(jì)算液體的液面高度。

測量原理公式為H=L-CT/2

c是電磁波的波速，t是電磁波從發(fā)射到接收所需的時間，l是距雷達(dá)天線容器下端的垂直高度，h是被測定液體的高度。

工業(yè)中液位的測量與軍需航空數(shù)十百公里的空間測量不同，生產(chǎn)中的液位的測量距離小，高范圍的水箱液位的測量也是一百二十米的垂直高度，這種距離空間對光速傳播的電磁波可以忽視，所以上述測量方式難以實(shí)現(xiàn)。 因?yàn)槿祟惒荒苤圃斐龊臅r的電路處理儀表。

為了將雷達(dá)測距應(yīng)用于工業(yè)中的液位測量，制造商使用高頻電波并使用啁啾連續(xù)測距方法來改變從天線發(fā)射的電磁波的頻率，以及通過計(jì)算兩者的頻率差(不同于當(dāng)時的天線發(fā)射頻率)來在空間中傳播電磁波 雷達(dá)液位計(jì)的結(jié)構(gòu)

廠家生產(chǎn)的雷達(dá)液位計(jì)形式不同，但總體部件基本一致，主要包括電路部分(雷達(dá)波發(fā)生器、信號檢測、信號處理)、天線、接收機(jī)和附件殼體三部分。 天線把雷達(dá)液位計(jì)分為波導(dǎo)雷達(dá)和普通雷達(dá)兩種。

波導(dǎo)雷達(dá)液位計(jì)

波導(dǎo)雷達(dá)在電磁波發(fā)射器下設(shè)置金屬波導(dǎo)體，使高頻電波沿著金屬體垂直向下傳播，電磁波碰到被檢測物質(zhì)的液面時，電磁波在接觸面反射，沿著波導(dǎo)體垂直返回雷達(dá)水平計(jì)天線內(nèi)部的接收機(jī)，處理電路進(jìn)行分析計(jì)算，求出被檢測液體的液面高度。 根據(jù)金屬波導(dǎo)，波導(dǎo)雷達(dá)分為電纜式和桿式。

電纜式波導(dǎo)雷達(dá)的波導(dǎo)體是柔性的不銹鋼鋼絲，在其末端加上金屬重物，金屬絲在被測液體中垂直延伸到容器底部，防止絲在使用中浮動彎曲。 這種結(jié)構(gòu)的雷達(dá)液位計(jì)主要用于下水箱、零水箱等地面以下的水平測量。

棒式波導(dǎo)雷達(dá)的波導(dǎo)體根據(jù)波導(dǎo)棒和天線被分為各種各樣，有金屬棒式波導(dǎo)雷達(dá)、通過金屬管的喇叭天線式波導(dǎo)雷達(dá)、帶旁路測量筒的波導(dǎo)雷達(dá)。 這些波導(dǎo)雷達(dá)主要用于高于地面的水箱液位測量和生產(chǎn)設(shè)備的塔式水箱測量旁通管的液位。

普通雷達(dá)液位計(jì)

一般的雷達(dá)液位計(jì)的天線是發(fā)射電磁波后通過氣相自由傳播的電磁波的收發(fā)裝置，雷達(dá)液位計(jì)的電磁波高頻的微波信號的發(fā)散傳播性差，而且被測定液體距雷達(dá)液位計(jì)的高度小，其電磁波傳播過程可以看作垂直傳播，因此 與波導(dǎo)雷達(dá)相比，波導(dǎo)體節(jié)約成本，設(shè)置容易，在罐等高液位測量中得到了很多應(yīng)用。

根據(jù)天線廠家的不同，制作了不同型號的雷達(dá)液位計(jì)，適應(yīng)了不同的狀況環(huán)境。 工廠使用的普通雷達(dá)液位計(jì)天線有喇叭口、水滴形(防液揮發(fā)凝結(jié))、偏心型(防止多重反射電磁波干擾)、廣口喇叭口喇叭口(防氣相介質(zhì)衰減電磁波) 4種。

電路處理部

所述雷達(dá)水平計(jì)算處理電路的復(fù)雜性將所述雷達(dá)水平計(jì)算分為單向測量正常模式和多路復(fù)用信號總線模式。 多路復(fù)用信號處理不僅能處理雷達(dá)電磁波測距的液位信號，還能處理測溫電阻體的溫度測量信號，通過總線可連接多臺雷達(dá)液位計(jì)，通過一條總線遠(yuǎn)傳控制室內(nèi)。 適用于油罐許多布局分散的中型油罐系統(tǒng)液位測量，節(jié)省了傳輸電纜的鋪設(shè)和費(fèi)用。

雷達(dá)液位計(jì)故障分析與處理

雷達(dá)液位計(jì)從測量原理來看是一種高精度的測距計(jì)，雷達(dá)液位計(jì)制造商也大大介紹了雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。 例如可用于過程中對揮發(fā)性氣體、高溫、高壓、蒸汽、真空、高粉塵等苛刻環(huán)境的要求，可連續(xù)測量不同水平，但實(shí)際使用中雷達(dá)液位計(jì)出現(xiàn)了許多問題，不能使用。

雷達(dá)液位計(jì)電磁波選擇依據(jù)

從雷達(dá)液位計(jì)測量原理可以看出，雷達(dá)液位計(jì)測量過程的中心在電磁波傳播過程的頻率變化范圍內(nèi)，天線受到的雷達(dá)波頻率是水平測量的重要依據(jù)。

雷達(dá)液位計(jì)算器是雷達(dá)液位計(jì)算器所接收到的電磁波或者一系列不同頻率的電磁波，因?yàn)閺乃褂玫奶炀€到所測量液體的液面的空間間隙充滿各種頻率的電磁波并且大部分這些電磁波通過不同的反射、折射而傳播到天線內(nèi)的接收機(jī)。

如何從這種雜亂的電磁波中選擇實(shí)際液面反射的電磁波，是雷達(dá)水平計(jì)能正確測量液面水平的關(guān)鍵，需要頻率選擇電路。 基于所接收的電磁波的能量，測量頻率選擇電路的選擇的依據(jù)。

電磁波傳播過程中氣相介質(zhì)、被測介質(zhì)的反射折射、金屬容器壁等物質(zhì)的碰撞吸收、能量減弱，反射次數(shù)越多能量損失越大，通過的距離越長能量損失越大。 由于電磁波垂直于被檢液體的液面發(fā)射，因此該電磁波在被檢液面的反射率大(折射率小)，可近似全反射，被檢液體在液面的能量損失，全部的電磁波回波損失小。 垂直于被檢液面的空間距離是所有電磁波傳播中較短的距離，該反射的電磁波在氣相空間傳播中能量損失也較小，因此在2點(diǎn)的被檢液面反射的電磁波的能量在所有的電磁波頻譜中較大，雷達(dá)水平計(jì)的頻率選擇電路求出被檢液的空高，計(jì)算被檢液的高度

雷達(dá)液位計(jì)使用中的問題

雷達(dá)液位計(jì)的電磁波選擇頻率知道返回接收機(jī)的電磁波能量的大小是雷達(dá)液位計(jì)的電磁波選擇頻率的依據(jù)，從而決定雷達(dá)液位計(jì)測量的正確性。 在正常使用中，如果被檢液體反射的電磁波不是高能量的電磁波，則雷達(dá)水平計(jì)會選擇其他不現(xiàn)實(shí)的電磁波頻譜，在這種情況下，被檢水平會發(fā)生失真。

這種現(xiàn)象的原因大致分為以下幾點(diǎn)

另一方面，被檢液體和雷達(dá)天線之間的間隙中有大面積的反射物，電磁波到達(dá)液面之前被反射。 造成這種現(xiàn)象的主要原因是:

1 .被檢容器的內(nèi)部有混頻器、加熱線圈、線路等金屬物體，如果這些金屬體露出被檢液體的外部，而且電磁波處于垂直傳播的方向，則混頻器旋轉(zhuǎn)中的漿液旋轉(zhuǎn)時，電磁波會被早期反射，被檢液位變高。

2 .雷達(dá)液位計(jì)的設(shè)置場所過于接近容器壁，或者不垂直，或者與被檢液面接觸，在電磁波傳播中照射到容器內(nèi)壁而提前反射的電磁波在被檢液面的反射過程中原來的道路沒有返回(斜光的情況)，因此雷達(dá)液位計(jì)無法檢測反射電磁波的液面反射的電磁波因多重反射而能量損失較多，頻率選擇

二、波導(dǎo)體(繩、桿)有帶子，電磁波沿波導(dǎo)體傳播中，在不到達(dá)液體之前碰到波導(dǎo)體上的帶子反射，產(chǎn)生虛假的液位。 安裝的波導(dǎo)管不是垂直的，而是雷達(dá)液位計(jì)，電磁波傾斜地進(jìn)入波導(dǎo)管的內(nèi)壁，發(fā)生容器的內(nèi)壁那樣的反射和多重反射，產(chǎn)生測量變形。

三、在被檢液體與雷達(dá)天線之間的間隙中，氣相介質(zhì)的蒸汽濃度過大，電磁波在空間中傳播，能量損失過大，反射波無法到達(dá)雷達(dá)液位計(jì)的接收機(jī)。

被檢液體有加熱要求，在上部安裝攪拌機(jī)的情況下特別嚴(yán)重，被檢液體在加熱攪拌中蒸汽持續(xù)揮發(fā)，因此高濃度的介質(zhì)蒸汽充滿液面以上的空間，該微小的液體粒子不僅對電磁波產(chǎn)生漫反射，還吸收大量的電磁波能量，使電磁波大幅衰減，雷達(dá)天線不能接收回波信號

被檢液體中含有水分時，揮發(fā)的水蒸氣使電磁波的吸收能更加嚴(yán)重。 由于水蒸氣具有容易凝結(jié)的特性，氣相空間中所含的水蒸氣在罐上的罐壁附近凝結(jié)，聚集形成大水蒸氣滴，溢出液位上方的空間，對電磁波具有強(qiáng)吸引作用，電磁波的能量衰減無法到達(dá)雷達(dá)接收機(jī)，雷達(dá)液位計(jì)完全失去了功能。

四、雷達(dá)液位計(jì)的天線上附著了贓物，電磁波發(fā)射后立即被反射，沒有發(fā)射。 在這種情況下，即使使用防止結(jié)露的水滴型天線，雷達(dá)液位計(jì)的突然故障也不可避免。

附著在雷達(dá)液位計(jì)天線上的盜竊品，由于被測量介質(zhì)的揮發(fā)升級加重，被測量液體的間隙中充滿了大量的氣相蒸汽，其附著在雷達(dá)液位計(jì)天線上，特別是容易凝結(jié)的高粘度介質(zhì)，雷達(dá)液位計(jì)容器的上部溫度低， 揮發(fā)的介質(zhì)蒸汽容易凝結(jié)附著在雷達(dá)天線上，電磁波的發(fā)射變得困難，情況嚴(yán)重時介質(zhì)被天線燒焦，天線破損。

如果相同的被檢測介質(zhì)中含有水分，則水蒸氣容易附著在天線上，不能發(fā)出電磁波，雷達(dá)液位計(jì)完全不起作用。

五、雷達(dá)液位計(jì)電路中的保護(hù)措施。 雷達(dá)液位計(jì)高科技儀器昂貴，需要儀器本身的安全保護(hù)，廠家在電路上設(shè)置了很多保護(hù)措施。 例如過溫保護(hù)、低電壓保護(hù)、高電平保護(hù)、運(yùn)行故障保護(hù)及數(shù)據(jù)保持、誤鎖等電平檢測保護(hù)措施。 這些防護(hù)措施在日常使用中，如雷達(dá)液位計(jì)出現(xiàn)問題，安全保護(hù)工作，雷達(dá)液位計(jì)停止工作，查明故障原因，取消恢復(fù)的雷達(dá)液位計(jì)正常使用。 保護(hù)功能由廠家設(shè)置，集成度高的保護(hù)措施很多。 像公交式多功能雷達(dá)液位計(jì)一樣，其自身的防護(hù)措施非常多，日常維護(hù)必須非常熟悉。

以上就是雷達(dá)液位計(jì)量表是如何液位測量的及出現(xiàn)故障的原因分析文章的全部內(nèi)容