雷达液位计的原理、选型、常见故障及解决方法

雷达液位计的原理、特点、安装、维护及常见故障
1.雷达液位计的测量原理
雷达液位计采用发射--反射--接收的工作模式。

雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：
D=CT/2
式中 D——雷达液位计到液面的距离
C——光速
T——电磁波运行时间
雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。

在实际运用中，雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。

采用调频连续波技术的液位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。

而采用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。

VEGAPULS雷达液位计采用脉冲微波技术，其天线系统发射出频率为6.3GHz、持续时间为0.8ns的脉冲波束，接着暂停278ns，在脉冲发射暂停期间，天线系统将作为接收器，接收反射波，同时进行回波图像数据处理，给出指示和电信号。

2.雷达液位计的特点
(1)雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不存在机械磨损，使用寿命长。

(2)雷达液位计测量时发出的电磁波能够穿过真空，不需要传输媒介，具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点，能用于挥发的介质如粗苯的液位测量。

(3)雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量。

电磁波在液位表面反射时，信号会衰减，当信号衰减过小时，会导致雷达液位计无法测到足够的电磁波信号。

导电介质能很好地反射电磁波，对VEGAPULS雷达液位计，甚至微导电的物质也
能够反射足够的电磁波。

介电常数大于1.5的非导电介质(空气的介电常数为1.0)也能够保证足够的反射波，介电常数越大，反射信号越强。

在实际应用中，几乎所有的介质都能反射足够的反射波。

(4)采用非接触式测量，不受槽内液体的密度、浓度等物理特性的影响。

(5)测量范围大，最大的测量范围可达0~35m，可用于高温、高压的液位测量。

(6)天线等关键部件采用高质量的材料，抗腐蚀能力强，能适应腐蚀性很强的环境。

(7)功能丰富，具有虚假波的学习功能。

输入液面的实际液位，软件能自动地标识出液面到天线的虚假回波，排除这些波的干扰。

(8)参数设定方便，可用液位计上的简易操作键进行设定，也可用HART协议的手操器或装有VEGA Visual Operating软件的 PC机在远程或直接接在液位计的通信端进行设定，十分方便。

3.雷达液位计安装的注意事项
雷达液位计能否正确测量，依赖于反射波的信号。

如果在所选择安装的位置，液面不能将电磁波反射回雷达天线或在信号波的范围内有干扰物反射干扰波给雷达液位计，雷达液位计都不能正确反映实际液位。

因此，合理选择安装位置对雷达液位计十分重要，在安装时应注意以下几点：
(1)雷达液位计天线的轴线应与液位的反射表面垂直。

(2)槽内的搅拌阀、槽壁的黏附物和阶梯等物体，如果在雷达液位计的信号范围内，会产生干扰的反射波，影响液位测量。

在安装时要选择合适的安装位置，以避免这些因素的干扰。

(3)喇叭型的雷达液位计的喇叭口要超过安装孔的内表面一定的距离(>10mm)。

棒式液位计的天线要伸出安装孔，安装孔的长度不能超过100mm。

对于圆型或椭圆型的容器，应装在离中心为1/2R(R为容器半径)距离的位置，不可装在圆型或椭圆型的容器顶的中心处，否则雷达波在容器壁的多重反射后，汇集于容器顶的中心处，形成很强的干扰波，会影响准确测量。

(4)对液位波动较大的容器的液位测量，可采用附带旁通管的液位计，以减少液位波动的影响。

安装完毕以后，可以用装有VEGA Visual Operating软件的 PC机观察反射波曲线图，来判断液位计安装是否恰当，如不恰当，则进一步调整安装位置，直到满意为止。

对于有些安装位置无法避免的干扰波，还可利用VEGAPULS 雷达液位计识别虚假波的功能，液位计能根据实际液位标识出干扰反射波，并存于雷达液位计的内部数据库，使雷达液位计在数据处理时能识别这些干扰波，去除这些干扰反射波的影响，保证测量的准确性。

安装注意事项2：
（1）天线平行于测量槽壁，利于微波的传播。

（2）安装位置距槽壁距离应大于30cm，以免将槽壁上的虚假信号误做回波信号。

（3）尽量避开下料区、搅拌器等干扰源，使波束范围内无固定物，提高信号的可信度。

（4）接管直径应小于或等于屏蔽管长度（100mm或250mm）。

4.雷达液位计的维护
雷达液位计主要由电子元件和天线构成，无可动部件，在使用中的故障极少。

使用中偶尔遇到的问题是，贮槽中有些易挥发的有机物会在雷达液位计的喇叭口或天线上结晶，对它们只要定期检查和清理即可，维护量少。

在日常维护中，可以用 PC机(装有VEGA Visual Operating软件)远程观察反射波曲线图，对于后来可能新产生的干扰波，可以利用液位计有识别虚假波的功能，除去这些干扰反射波的影响，保证准确测量。

雷达液位计作业指导书
雷达液位计测量原理：
雷达液位仪是一种俯视式时间行程测量系统，用于测量从参考点（罐顶处）到介质液位表面的间距。

一般雷达液位仪的测量是通过天线发出微波，在被测介质液面产生反射，并被天线接收，通过电子线路转换后送到微处理机对信号进行处理。

雷达波传导的距离由发射波与反射波的频率计算，由于雷达波以光速传播，对于油罐这种相对高度不大的测量对象而言，要求分辨率极高，所以测量反射时间几乎不可能。

解决办法是改变发射波频率，测量发射波与反射波的频率差，计算出雷达波传输的距离，这就是雷达液位仪所采用的调频连续波（FMCW）技术。

注意：雷达液位计接线方式主要有两线制和四线制。

两线制：去现场只有两根线，即同时做为信号线和供电电源线。

四线制：其中两根作为信号线，另外两根做为电源线。

（HART通讯器都接在信号线上）
雷达液位计的主要特点
1．容易安装、无移动部件、维护量较小。

2．精度高、可靠性最高。

3．超高灵敏度与独特信号处理特点可处理困难的工艺过程条件。

4．高度灵活性，同厂家发射器头与天线都有互换性。

5．输出为叠加于hart的4～20ma信号、数字式profibus dp或trl2现场总线信号。

维护范围内的雷达液位计信号大多数由模拟量引入DCS系统，所以与现场有些偏差，检查步骤如下：
故障处理例：工艺反映DCS 液位比实际液位偏差大。

检查步骤：
－－＞－－－－－－－＞－-－是（DCS 模件正常）－－＞----－－－－－－
| ∨好
<－－好－－ <－－是－－
雷达液位计大多数都支持HART 通讯，用375通讯器或pc 加软件都可进行组
态。

测量安全栅输出电流信号是否与DCS 显示相符 测量安全栅输入输出电流信号是否相同（判
断安全栅好坏）
检查电缆好坏
检查变送器输出电流是否和安全栅输入相同 检查变送器零点
与量程设置是否
正确
超声波液位计测量原理
超声波液位计的工作原理是由换能器（探头）发出高频超声波脉冲遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。

超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与换能器到被测介质表面的距离成正比。

此距离值S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示：
S=C×T/2
由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重迭，无法识别，不能测量其距离值。

这个区域称为测量盲区。

盲区的大小与超声波物位计的型号有关。

超声波物位计特点
由于采用了先进的微处理器和独特的EchoDiscovery回波处理技术，超声波物位计可以应用于各种复杂工况。

“虚假回波学习”功能使得仪表在多个虚假回波的工况下，可正确地确认真实回波，获得准确的测量结果。

换能器内置温度传感器，可实现测量值的温度补偿。

超声波换能器采用最佳声学匹配之专利技术，使其发射功率能更有效地辐射出去，提高信号强度，从而实现准确测量。