雷達(dá)是利用電磁波傳播中的折射性和快速性開(kāi)發(fā)的空間測(cè)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(hào)的產(chǎn)品，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中水平測(cè)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(cè)量原理

雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理與軍用雷達(dá)相同，用電磁波的直線傳播特性測(cè)量周?chē)臻g的空間距離，即被測(cè)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(cè)量雷達(dá)天線的空高。 通過(guò)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(cè)量的液面高度計(jì)算液體的液面高度。

測(cè)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(shí)間，l是距雷達(dá)天線容器下端的垂直高度，h是被測(cè)定液體的高度。

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

為了將雷達(dá)測(cè)距應(yīng)用于工業(yè)中的液位測(cè)量，制造商使用高頻電波并使用啁啾連續(xù)測(cè)距方法來(lái)改變從天線發(fā)射的電磁波的頻率，以及通過(guò)計(jì)算兩者的頻率差(不同于當(dāng)時(shí)的天線發(fā)射頻率)來(lái)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(hào)檢測(cè)、信號(hào)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(cè)物質(zhì)的液面時(shí)，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(cè)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(cè)液體中垂直延伸到容器底部，防止絲在使用中浮動(dòng)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(cè)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(guò)金屬管的喇叭天線式波導(dǎo)雷達(dá)、帶旁路測(cè)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(cè)量和生產(chǎn)設(shè)備的塔式水箱測(cè)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(guò)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(hào)的發(fā)散傳播性差，而且被測(cè)定液體距雷達(dá)液位計(jì)的高度小，其電磁波傳播過(guò)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(cè)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(hào)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(cè)量正常模式和多路復(fù)用信號(hào)總線模式。 多路復(fù)用信號(hào)處理不僅能處理雷達(dá)電磁波測(cè)距的液位信號(hào)，還能處理測(cè)溫電阻體的溫度測(cè)量信號(hào)，通過(guò)總線可連接多臺(tái)雷達(dá)液位計(jì)，通過(guò)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(cè)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(cè)量原理來(lái)看是一種高精度的測(cè)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(guò)程中對(duì)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(cè)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(wèn)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(cè)量原理可以看出，雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量過(guò)程的中心在電磁波傳播過(guò)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(cè)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(cè)量液體的液面的空間間隙充滿(mǎn)各種頻率的電磁波并且大部分這些電磁波通過(guò)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(cè)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(cè)量頻率選擇電路的選擇的依據(jù)。

電磁波傳播過(guò)程中氣相介質(zhì)、被測(cè)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(guò)的距離越長(zhǎng)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(wèn)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(cè)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(huì)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(huì)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(shí)，電磁波會(huì)被早期反射，被檢液位變高。

2 .雷達(dá)液位計(jì)的設(shè)置場(chǎng)所過(guò)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(guò)程中原來(lái)的道路沒(méi)有返回(斜光的情況)，因此雷達(dá)液位計(jì)無(wú)法檢測(cè)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(cè)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(guò)大，電磁波在空間中傳播，能量損失過(guò)大，反射波無(wú)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(mǎn)液面以上的空間，該微小的液體粒子不僅對(duì)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(hào)

被檢液體中含有水分時(shí)，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(duì)電磁波具有強(qiáng)吸引作用，電磁波的能量衰減無(wú)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(méi)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(cè)量介質(zhì)的揮發(fā)升級(jí)加重，被測(cè)量液體的間隙中充滿(mǎn)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(shí)介質(zhì)被天線燒焦，天線破損。

如果相同的被檢測(cè)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(guò)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(cè)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(wèn)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(cè)量的及出現(xiàn)故障的原因分析文章的全部?jī)?nèi)容