科隆雷达物位计培训
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3,20 3,00
在物位处的反射
过程连接处的反射
高 e r -低
2,80 2,60 2,40 2,20 2,00 1,80 0 0,5 1 1,5 2 2,5 时间 3 3,5 4 4,5 5
r越小，反射越弱 ee r越大，反射越强
5
TBF模式下测量物位 TBF=Tank Bottom Follow 罐底跟踪模式
天线类型 er = 80
同轴 双杆 双缆 单杆 单杆直径 8mm 单杆直径 4mm 单杆直径 2mm 10 125 125 200 200
er = 80
10 10 10 10 10
er = 2.3
mm 10 165 165 250 250
er = 2.3
50 50 50 50 50
200
200
10
10
搅拌 介质液位
罐 底
测量频谱-空频谱=修正的频谱
介质液位
39
看波形
40
通过就地面板显示波形
按上下键显示液位 +示意图
按 “〉”键二次显 示液位 ，不带示意 图 显示波形 根据波形做空罐检 测
41
辅助手段
跟踪速度：
询问用户最快的上升（下降）速度，仪表的设 定值大于实际速度。
时间常数：通常在调试时设为1---3秒，调试完后根据波动
0.05
48
7300、6300 组合算法
面板、电脑软件都可设置 但建议用电脑，可以看到完整波形
49
对于6300，不同的介质类型自动生成。 7300自己设置。
Compounding Algorithm Parameter
Num. of FFT
Num. of Lines for Barycenter
17
同轴的适用性
测量感应范围：22 mm 测量管内部 （安装环境要求低，同轴可以接触结构件） 介质介电常数： er ≥ 1.4 怕挂料，典型应用：凝析油液位测量 有长度无限制，运输有问题
18
天线类型和相对介电常数对盲区的影响
顶部盲区 底部盲区 顶部盲区 底部盲区 A1 A2 A2 A2
微脉冲被发射并沿着天线传播 脉冲在介质（液体或固体）表面被反射 天线的长度覆盖待测的量程
特别提示： 测量几乎不受 温度，压力等 因素的影响， 从而为 高精度 的物位测量提 供保证！
D=距离
H=罐高
通过测量脉冲传输所花费的时间而得到距离 计算方法 C0 = 300,000,000m/s D = C0 x t/2 L =H- D
情况作调整
多重反射：通常关闭
42
特殊调试手段
用户反映在空罐时仪表指示不为零 解决方法：设定的罐高+X m，罐底迁移-X m
43
特殊调试手段
介质介电常数小，液位反射波比较弱 罐的类型设为：工艺罐（Process Tank）
用户反映仪表指示“死机”，断电---重新通电后指示正常 提高跟踪速度、加大测量窗口宽度。
设HART地址，电流为4mA
目的：减小线路压降。
31
FMCW调频连续波雷达工作原理
~
rampgenerator
st
reflector
f
st
time of flight
B f0
0 2f0
T
sr
sr sa
t
2 6 2 4
32
OPTIWAVE雷达系列的工作原理 ---- 调频连续波（FMCW）
L=液位
4
直接测量模式-介质相对介电常数 er的变化对信号反射的影响
物理定义: 两极板间充满某种均匀电介质时的电容C与两极板间为真空时 的电容C0的比值 er = C/C0
对物位测量的影响 反射强度取决于被测产品的相对介电常数
相对介电常数越高，反射强度越大 c0 电磁波的传播速度 V er 3,40
time
er
2,5
3
3,5
4
4,5
5
er2
9
雷达交付文件---- .ref
放大倍数问题:以现场无需放大或缩小能看清波形 , 合理选择 Asked Gain ！ 文件记录数据块大于20 ！
10
界面设置---在快速设置中
选>2 ,必需选不混合 选2，必需选,混合
11
乳化层厚度问题---讨论
Filter Type
Spectrum Quality Threshold
2
直接测量模式
电脉冲沿到波天线传播遇到介质后返回，所花的 时间与测量的距离成正比。
对于大的介电常数介质（通常含水介质）使用直 接模式。 这种工况可用面板调试！
3
Optiflex 1300C/-L系列“导波雷达”工作原理
TDR时域反射原理 = Time Domain Reflectometry
46
重启仪表确认仪表正常
有时有些参数修改后退出时默认不保存 有些要按二次回车
如：面板设置物位阀值设置，必须按二次回 车键！
47
设定的物位阀值会“变化”
面板设置物位阀值设置，必须按二次回车键！ 仪表的放大倍数变了 “Gain”
Gain 7 6 5
振幅 0.8 0.4 0.2
4
3
0.1
250
250
50
50
19
信号输出和推荐配线
标配：一路4---20 mA + HART无源 信号输出 选配：二路4---20 mA 无源 信号输出 主要用于带界面测量功能的场合 一路用于液面、另一路用于界面
20
科隆雷达的转换器 ---- 输出电流
输出 1: 4...20 mA (3.8...20.5 mA - NE43) + HART 输出 2: 4...20 mA (3.8...20.5 mA - NE43) 错误输出：3.6、22、hold（保持），强烈推荐选：保持
c0 3 108 m s
34
FMCW雷达 技术优势 FMCW雷达是连续工作的而脉冲雷达是间歇工作的
干扰体
目标
35
关于OPTIWAVE 非平整表面介质测量
该实验，在KROHNE法国18米的标定装置上进行，目标物为直径80mm的钢球 。
36
关于OPTIWAVE 非平整表面介质测量
OPTIWAVE 7300C
开路 0 mA
错误 3.6 mA 3.8 mA
量 程 范 围
错误 20.5 mA 22 mA
NAMUR NE43
开路
0 mA
错误 3.6 mA 4 mA
量 程 范 围
20 mA
错误 22 mA
标准 4-20mA
21
OPTIFLEX 安装指导,感应圈内没有结构件
感应圈： 单缆、杆: 双缆、杆: 300 mm 半径 100 mm 半径
空罐时确保“看到”天线末端信号！
解决无信号非零 发现安装问题 有条件，在没进料时到现场调试非常重要！
29
有干扰，物位阀值：大好？ 小好？、（输出保持）
有干扰，容易引起跳变。 物位阀值大一点可以改善 ，但不能杜绝跳变。
30
假四线制第一路电流设置（降低线路损耗），设地址 VS 超量程。
量程10倍罐高！，这样电流最 大5.6
Optiwave 的主要调试手段
空罐检测（空频谱）Empty Spectrum 在波形图中，液位上方有固定干扰（干扰波的大小与液面波相仿） 必须作空罐检测！作完后看波形。。。液面信号必须是最大的。 罐内有搅拌器，必须开启！
38
空罐检测功能，给罐体“拍照”
空频谱 测量频谱
15
单缆、单杆的适用性
测量感应范围：300mm 半径 （安装环境要求高，感应圈内无结构件） 介质介电常数： er ≥ 1.6 不怕挂料 原理上杆的长度无限制，但运输有问题
16
双缆、双杆的适用性
测量感应范围：100mm 半径（100*200的8字形） （安装环境要求中） 介质介电常数： er ≥ 1.5 有点怕挂料 原理上杆的长度无限制，但运输有问题
上层油 油包水 水包油 水
其它解决方法：加浮球。
12
1300导波测低介电常数介质，接近罐底跳零问题
选>2 ,必需选不混合 选2，必需选,混合
13
导波雷达顶部“塑料”法兰问题，（螺纹连接的。。。）
不允许使用塑料法兰 螺纹连接的，安装在架空环境也不允许
14
OPTIFLEX1 TDR 基本特性
利用TBF模式计算的物位距离，和直 接模式测量的物位距离。
可以自动修正介电常数！
V1 c0
直接模式的物位值=TBF模式的物位值
V2
c0
er
7
导波雷达TBF模式：天线长度（正确长度的重要性！）、末端信号（加 强）、介质介电常数设置
天线长度---法兰下沿到重锤下沿的距离 螺纹型的：螺纹上沿开始！ 末端信号---可选“正”、“负” 看波形那个大用那个！ 不可选无末端信号！
f
26 GHz
t
f
GHz 24 24 GHz
t
33
脉冲（Pulse）雷达工作原理
脉冲雷达
测量发射波和反射波
之间的时间差
距离可由d以下公式推
当距离 d = 1m 时，时间差为
导而出
= 0.000,000,0067S 8 = 3 x 10 m/s
2 x 1m
2d
t d 2c0
电磁波速等于光速
同轴天线:
外部没有要求
例外：平行于天线的罐壁，需保证天线 没有明显的摆动！也没有介质“搭桥”
22
直接模式
电脉冲沿到波天线传播遇到介质后返回，所花的时间 与测量的距离成正比。
对于大的介电常数介质（保守估计介电常数大于10的 介质）使用直接模式。如果没有其它干扰， 这种工况 可用面板调试！
23
通过就地面板显示波形
在有粉尘、水气应用场合仪表指示满度 （加反吹、加保护罩、增大天线、用6300） （定期清洁天线） 教会用户作空罐检测
44
卧罐、球罐必须装导波管，为避免罐内结构件干扰也可用导波管
有多重反射
45
导波管（旁通管）与天线尺寸关系
天线与管壁间隙小于2.5mm 导波管至少必须有一个顶部气相孔 导波管接缝小于1mm
最小介电常数可达1.1
3,40 3,20 3,00 2,80 2,60 2,40 2,20 2,00 1,80
0 0,5 1 1,5 2 Time 2,5 3 3,5 4 Dt Level 4,5 5
空仓时天线末端反射有物料时天线末端发射 过程连接处反射
V1 c0
V2
c0
er
6
自动测量模式=直接测量模式+TBF模式
按上下键显示液位+ 示意图 按 “〉”键二次显示 液位 ，不带示意图
显示波形
读取实际反射电压 门槛电平设定 设定值=实际反射电 压的一半
24
配合的高级设置---检测延时使用
可以屏蔽顶部干扰，不要切除用户最高液位！ 能用检测延时解决的不建议用Snapshot First Meter
科隆测量仪器（上海）有限公司 KROHNE Measurement Instruments (Shanghai) Co.,Ltd
1
仪表型号
OPTIFLEX 1300C OPTIFLEX 1100C OPTIFLEX 2200C/F OPTIWAVE 7300C OPTIWAVE 6300C OPTIWAVE 5200C/F
8
直接模式下测量液位及界面
特别提示： 界面的测量基于 er1 * er 1*2（界面）> er2 （液位） 上层厚度>60mm；有明显的界面
3,40 3,20 3,00
界面处反射 过程连接处反射 液位处反射
V1 c0
2,80 2,60 2,40 2,20 2,00
er1
V2
c0
1,80
0 0,5 1 1,5 2
25
典型的导波雷达波形图
26
2200 、1100 测量模式切换（切入自动模式、直接模式、TBF模式）
直接模式---将Probe End Thershold 调到1000 TBF模式---将Measurement Thershold调到1000 自动模式---合理调整上述二个阀值
27
1300在空罐时可能显示非零值，如何处理？（7300？）
从“低”介电常数介质到“高”介电常数介质产生“正”反射波，反之产生“负”反 射波 （ “低”---〉“高” ：“正” 波 ； “高”---〉“低” ：“负” 波） 四种测量方式： 直接模式 最常用
介面测量模式 典型：油/水 介面 必须正确输入“油”的介电常数！
TBF 罐底跟踪模式 通常测量小介电常数介质 是否用TBF必须看波形图！ 自动测量模式 天线长度必须准确！天线末端信号设定必须正确！是否用必须看波形图！
对于单缆有重锤、双缆天线可以找到末端信号，合理设定门槛电平解决。
对于微弱或没有末端信号如何处理，通过波形图判别，必要时建议天线末端加反射板， “制造”一个末端信号
28
导波雷达调试时空罐，门槛电平如何设定？
1 根据经验值设定。
2
将物位阀值“门槛电平设”的比最大的干扰信号大，比 天线末端信号小。（介于二者之间）
在物位处的反射
过程连接处的反射
高 e r -低
2,80 2,60 2,40 2,20 2,00 1,80 0 0,5 1 1,5 2 2,5 时间 3 3,5 4 4,5 5
r越小，反射越弱 ee r越大，反射越强
5
TBF模式下测量物位 TBF=Tank Bottom Follow 罐底跟踪模式
天线类型 er = 80
同轴 双杆 双缆 单杆 单杆直径 8mm 单杆直径 4mm 单杆直径 2mm 10 125 125 200 200
er = 80
10 10 10 10 10
er = 2.3
mm 10 165 165 250 250
er = 2.3
50 50 50 50 50
200
200
10
10
搅拌 介质液位
罐 底
测量频谱-空频谱=修正的频谱
介质液位
39
看波形
40
通过就地面板显示波形
按上下键显示液位 +示意图
按 “〉”键二次显 示液位 ，不带示意 图 显示波形 根据波形做空罐检 测
41
辅助手段
跟踪速度：
询问用户最快的上升（下降）速度，仪表的设 定值大于实际速度。
时间常数：通常在调试时设为1---3秒，调试完后根据波动
0.05
48
7300、6300 组合算法
面板、电脑软件都可设置 但建议用电脑，可以看到完整波形
49
对于6300，不同的介质类型自动生成。 7300自己设置。
Compounding Algorithm Parameter
Num. of FFT
Num. of Lines for Barycenter
17
同轴的适用性
测量感应范围：22 mm 测量管内部 （安装环境要求低，同轴可以接触结构件） 介质介电常数： er ≥ 1.4 怕挂料，典型应用：凝析油液位测量 有长度无限制，运输有问题
18
天线类型和相对介电常数对盲区的影响
顶部盲区 底部盲区 顶部盲区 底部盲区 A1 A2 A2 A2
微脉冲被发射并沿着天线传播 脉冲在介质（液体或固体）表面被反射 天线的长度覆盖待测的量程
特别提示： 测量几乎不受 温度，压力等 因素的影响， 从而为 高精度 的物位测量提 供保证！
D=距离
H=罐高
通过测量脉冲传输所花费的时间而得到距离 计算方法 C0 = 300,000,000m/s D = C0 x t/2 L =H- D
情况作调整
多重反射：通常关闭
42
特殊调试手段
用户反映在空罐时仪表指示不为零 解决方法：设定的罐高+X m，罐底迁移-X m
43
特殊调试手段
介质介电常数小，液位反射波比较弱 罐的类型设为：工艺罐（Process Tank）
用户反映仪表指示“死机”，断电---重新通电后指示正常 提高跟踪速度、加大测量窗口宽度。
设HART地址，电流为4mA
目的：减小线路压降。
31
FMCW调频连续波雷达工作原理
~
rampgenerator
st
reflector
f
st
time of flight
B f0
0 2f0
T
sr
sr sa
t
2 6 2 4
32
OPTIWAVE雷达系列的工作原理 ---- 调频连续波（FMCW）
L=液位
4
直接测量模式-介质相对介电常数 er的变化对信号反射的影响
物理定义: 两极板间充满某种均匀电介质时的电容C与两极板间为真空时 的电容C0的比值 er = C/C0
对物位测量的影响 反射强度取决于被测产品的相对介电常数
相对介电常数越高，反射强度越大 c0 电磁波的传播速度 V er 3,40
time
er
2,5
3
3,5
4
4,5
5
er2
9
雷达交付文件---- .ref
放大倍数问题:以现场无需放大或缩小能看清波形 , 合理选择 Asked Gain ！ 文件记录数据块大于20 ！
10
界面设置---在快速设置中
选>2 ,必需选不混合 选2，必需选,混合
11
乳化层厚度问题---讨论
Filter Type
Spectrum Quality Threshold
2
直接测量模式
电脉冲沿到波天线传播遇到介质后返回，所花的 时间与测量的距离成正比。
对于大的介电常数介质（通常含水介质）使用直 接模式。 这种工况可用面板调试！
3
Optiflex 1300C/-L系列“导波雷达”工作原理
TDR时域反射原理 = Time Domain Reflectometry
46
重启仪表确认仪表正常
有时有些参数修改后退出时默认不保存 有些要按二次回车
如：面板设置物位阀值设置，必须按二次回 车键！
47
设定的物位阀值会“变化”
面板设置物位阀值设置，必须按二次回车键！ 仪表的放大倍数变了 “Gain”
Gain 7 6 5
振幅 0.8 0.4 0.2
4
3
0.1
250
250
50
50
19
信号输出和推荐配线
标配：一路4---20 mA + HART无源 信号输出 选配：二路4---20 mA 无源 信号输出 主要用于带界面测量功能的场合 一路用于液面、另一路用于界面
20
科隆雷达的转换器 ---- 输出电流
输出 1: 4...20 mA (3.8...20.5 mA - NE43) + HART 输出 2: 4...20 mA (3.8...20.5 mA - NE43) 错误输出：3.6、22、hold（保持），强烈推荐选：保持
c0 3 108 m s
34
FMCW雷达 技术优势 FMCW雷达是连续工作的而脉冲雷达是间歇工作的
干扰体
目标
35
关于OPTIWAVE 非平整表面介质测量
该实验，在KROHNE法国18米的标定装置上进行，目标物为直径80mm的钢球 。
36
关于OPTIWAVE 非平整表面介质测量
OPTIWAVE 7300C
开路 0 mA
错误 3.6 mA 3.8 mA
量 程 范 围
错误 20.5 mA 22 mA
NAMUR NE43
开路
0 mA
错误 3.6 mA 4 mA
量 程 范 围
20 mA
错误 22 mA
标准 4-20mA
21
OPTIFLEX 安装指导,感应圈内没有结构件
感应圈： 单缆、杆: 双缆、杆: 300 mm 半径 100 mm 半径
空罐时确保“看到”天线末端信号！
解决无信号非零 发现安装问题 有条件，在没进料时到现场调试非常重要！
29
有干扰，物位阀值：大好？ 小好？、（输出保持）
有干扰，容易引起跳变。 物位阀值大一点可以改善 ，但不能杜绝跳变。
30
假四线制第一路电流设置（降低线路损耗），设地址 VS 超量程。
量程10倍罐高！，这样电流最 大5.6
Optiwave 的主要调试手段
空罐检测（空频谱）Empty Spectrum 在波形图中，液位上方有固定干扰（干扰波的大小与液面波相仿） 必须作空罐检测！作完后看波形。。。液面信号必须是最大的。 罐内有搅拌器，必须开启！
38
空罐检测功能，给罐体“拍照”
空频谱 测量频谱
15
单缆、单杆的适用性
测量感应范围：300mm 半径 （安装环境要求高，感应圈内无结构件） 介质介电常数： er ≥ 1.6 不怕挂料 原理上杆的长度无限制，但运输有问题
16
双缆、双杆的适用性
测量感应范围：100mm 半径（100*200的8字形） （安装环境要求中） 介质介电常数： er ≥ 1.5 有点怕挂料 原理上杆的长度无限制，但运输有问题
上层油 油包水 水包油 水
其它解决方法：加浮球。
12
1300导波测低介电常数介质，接近罐底跳零问题
选>2 ,必需选不混合 选2，必需选,混合
13
导波雷达顶部“塑料”法兰问题，（螺纹连接的。。。）
不允许使用塑料法兰 螺纹连接的，安装在架空环境也不允许
14
OPTIFLEX1 TDR 基本特性
利用TBF模式计算的物位距离，和直 接模式测量的物位距离。
可以自动修正介电常数！
V1 c0
直接模式的物位值=TBF模式的物位值
V2
c0
er
7
导波雷达TBF模式：天线长度（正确长度的重要性！）、末端信号（加 强）、介质介电常数设置
天线长度---法兰下沿到重锤下沿的距离 螺纹型的：螺纹上沿开始！ 末端信号---可选“正”、“负” 看波形那个大用那个！ 不可选无末端信号！
f
26 GHz
t
f
GHz 24 24 GHz
t
33
脉冲（Pulse）雷达工作原理
脉冲雷达
测量发射波和反射波
之间的时间差
距离可由d以下公式推
当距离 d = 1m 时，时间差为
导而出
= 0.000,000,0067S 8 = 3 x 10 m/s
2 x 1m
2d
t d 2c0
电磁波速等于光速
同轴天线:
外部没有要求
例外：平行于天线的罐壁，需保证天线 没有明显的摆动！也没有介质“搭桥”
22
直接模式
电脉冲沿到波天线传播遇到介质后返回，所花的时间 与测量的距离成正比。
对于大的介电常数介质（保守估计介电常数大于10的 介质）使用直接模式。如果没有其它干扰， 这种工况 可用面板调试！
23
通过就地面板显示波形
在有粉尘、水气应用场合仪表指示满度 （加反吹、加保护罩、增大天线、用6300） （定期清洁天线） 教会用户作空罐检测
44
卧罐、球罐必须装导波管，为避免罐内结构件干扰也可用导波管
有多重反射
45
导波管（旁通管）与天线尺寸关系
天线与管壁间隙小于2.5mm 导波管至少必须有一个顶部气相孔 导波管接缝小于1mm
最小介电常数可达1.1
3,40 3,20 3,00 2,80 2,60 2,40 2,20 2,00 1,80
0 0,5 1 1,5 2 Time 2,5 3 3,5 4 Dt Level 4,5 5
空仓时天线末端反射有物料时天线末端发射 过程连接处反射
V1 c0
V2
c0
er
6
自动测量模式=直接测量模式+TBF模式
按上下键显示液位+ 示意图 按 “〉”键二次显示 液位 ，不带示意图
显示波形
读取实际反射电压 门槛电平设定 设定值=实际反射电 压的一半
24
配合的高级设置---检测延时使用
可以屏蔽顶部干扰，不要切除用户最高液位！ 能用检测延时解决的不建议用Snapshot First Meter
科隆测量仪器（上海）有限公司 KROHNE Measurement Instruments (Shanghai) Co.,Ltd
1
仪表型号
OPTIFLEX 1300C OPTIFLEX 1100C OPTIFLEX 2200C/F OPTIWAVE 7300C OPTIWAVE 6300C OPTIWAVE 5200C/F
8
直接模式下测量液位及界面
特别提示： 界面的测量基于 er1 * er 1*2（界面）> er2 （液位） 上层厚度>60mm；有明显的界面
3,40 3,20 3,00
界面处反射 过程连接处反射 液位处反射
V1 c0
2,80 2,60 2,40 2,20 2,00
er1
V2
c0
1,80
0 0,5 1 1,5 2
25
典型的导波雷达波形图
26
2200 、1100 测量模式切换（切入自动模式、直接模式、TBF模式）
直接模式---将Probe End Thershold 调到1000 TBF模式---将Measurement Thershold调到1000 自动模式---合理调整上述二个阀值
27
1300在空罐时可能显示非零值，如何处理？（7300？）
从“低”介电常数介质到“高”介电常数介质产生“正”反射波，反之产生“负”反 射波 （ “低”---〉“高” ：“正” 波 ； “高”---〉“低” ：“负” 波） 四种测量方式： 直接模式 最常用
介面测量模式 典型：油/水 介面 必须正确输入“油”的介电常数！
TBF 罐底跟踪模式 通常测量小介电常数介质 是否用TBF必须看波形图！ 自动测量模式 天线长度必须准确！天线末端信号设定必须正确！是否用必须看波形图！
对于单缆有重锤、双缆天线可以找到末端信号，合理设定门槛电平解决。
对于微弱或没有末端信号如何处理，通过波形图判别，必要时建议天线末端加反射板， “制造”一个末端信号
28
导波雷达调试时空罐，门槛电平如何设定？
1 根据经验值设定。
2
将物位阀值“门槛电平设”的比最大的干扰信号大，比 天线末端信号小。（介于二者之间）