26GHz高频雷达物位计的特点及应用

北京古大仪表公司26GHz雷达物位计的特点

及在水质监测行业的应用

一、关于26GHz高频雷达物位计的应用特点

非接触物位测量中，雷达技术的应用近年来获得快速发展。超声波物位计中换能器是眼睛，而雷达物位计中高频头和天线谐振子是眼睛，回波处理是智能物位仪表测量的大脑。雷达物位计继承了超声波物位计的回波处理技术。

雷达物位计发出的电磁波碰到被测介质被反射，反射回波的质量反映了物位计应用效果。回波质量定义为最小回波幅度（在最恶劣条件下回波幅度）与最大噪声幅度（虚假回波、多径反射波等的幅度）之比。回波质量数值越大，物位计应用效果越好。

回波强度主要受以下因素影响：

传播介质的介电常数越稳定越有利于传播。雷达波是电磁波，电磁波在传播过程中不受传播介质稳定程度的影响，只与其介电常数有关，这是雷达技术与超声波技术的重大区别。被测介质表面越平整，其介电常数越大越有利于回波反射。所以在考虑现场工况时，应特别注意这两个方面：（1）天线到被测介质间空气介电常数的分布（2）被测介质的表面状态及其介电常数。

雷达物位计的优点是：不受空气波动影响，随距离衰减小，穿透力强。

雷达的局限性：1）影响雷达的性能是介电常数。理论上，在真空中雷达衰减极小，当空气中存在对雷达衰减物质时，例如：含高介电性的粉尘粉末（石墨，铁合金等），水蒸气很大，测量距离和效果要受影响。2）被测介质的挥发气体会在天线上聚集，水蒸汽会在天线上聚结，此时，会影响雷达波发射，严重时雷达波不能发出。3）被测介质的介电常数不能太小。4）尽管温度和压力对雷达影响极小，但雷达天线是由材料做成，雷达可适应温度和压力的范围与使用的材料和密封结构有关。

雷达物位计目前已成为市场上的主流产品，而低频率雷达物位计尽管具有价格相对低廉的优点，但在主要应用领域中，属于逐渐被淘汰的产品。从超声波物位计的应用中得知，要获得比较好的回波，换能器工作频率大约40KHz，波长大约9mm，这时发射波的开角为7°-8°。工作频率越高，其开角越小，但其量

程较小。与超声波类比，雷达物位计要获得上述效果的回波，其工作频率应为26GHz，此时，其波长为11mm。当用口径为100mm的喇叭时，可获得7°-8°开角的发射波。若雷达工作频率是 6.3GHz，则相当于超声波的工作频率为10KHz。而工作频率为10kHz的超声波物位计在物位测量中各项指标都很不理想，特别不适于固体料位的测量。与低频率雷达相比，高频雷达有以下优点：1）高频雷达物位计（主要指26GHz和24GHz）具有能量高、聚焦性好、波束角小（一般Φ95的喇叭天线的波束角为8°，而6.3GHz低频脉冲雷达的喇叭天线直径为Φ246时，波束角为15°）、天线尺寸小、精度高等优点。

2）26GHz雷达波长11mm，6.3GHz雷达波长50mm，雷达测量散装料位时，雷达波反射主要来自料面的漫反射，漫反射的强度与物料大小成正比，与波长成反比，而大部份散装料直径远远小于50mm，这就是为什么目前26GHz雷达是散装料物位测量的最佳选择。

3）在一些直径小、高度矮的小罐应用中，6.3GHz雷达天线长（300-400mm）无形中增大了盲区（大约600mm），由于6.3GHz雷达方向性差（开角大）在小罐中会产生多径反射；26GHz雷达频率高频，天线短，方向性好，克服了6.3GHz雷达的缺点，适用于小罐测量。

4）由于现场环境恶劣，随着时间推移，雷达天线会堆积污物、水汽等，26GHz雷达天线小，加天线罩可大大减少和避免污物、水汽影响；6.3GHz雷达天线大，加天线罩很困难，且仪表较沉重，清理困难。

5）由于26GHz雷达方向性好，很多恶劣工况，可通过简单隔离，将雷达装在容器外进行测量。

目前，26GHz雷达物位计的价格已与6.3GHz雷达物位计价格相当，这更促进了26GHz雷达物位计的广泛应用。可以预见，6.3GHz雷达物位计市场占有率会大大降低。随着技术的进步，我们期待更高频率（如：88~90GHz）、更小开角（如：2°，3°）、更小体积的雷达物位计的面世，我们将在此领域中不懈地努力，将雷达物位测量做到极致。

二、北京古大仪表公司26GHz高频雷达物位计

北京古大仪表有限公司是一家生产雷达、超声波等物位检测仪表的专业公

司，多年来我公司在不断进行新产品研发、生产的同时，根据各行业的特殊需要和要求，与多家单位密切合作，我们所提供的产品满足并解决了诸多工业过程控制和物位检测的需要。

根据水文、水质监测行业对于水位检测的使用环境及特点，我公司积极推荐高频雷达物位计GDRD56/GDRD58，并在同行业使用中发挥了重要作用。有关仪表选型和详细技术参数可参见“仪表选型样本”。

一般情况，GDRD56多用于工业过程中工况环境较为复杂的液体液位检测，如高浓度蒸汽、高温、高压等恶劣条件下，其使用环境要比在水文、水质监测行业的自然环境好的多。通常对于测量范围小于30米量程的液体，选用该型号雷达仪表可以达到±3mm的测量精度。

GDRD58雷达物位计是古大公司测量范围最大的仪表（配有功率放大单元），最大量程可达70米；测量精度为±15mm。多数情况是在高粉尘等恶劣环境下用于对固体料位的检测；或者用于大量程的液体液面检测，其测量效果得到了用户的普遍好评。

三、产品应用典型实例（主要为水位测量方面）

1、重庆合川水库水位测量项目30台

量程10米、30米；推荐使用26GHz高频雷达GDRD56

量程超过30米；推荐使用26GHz高频小波速角雷达GDRD58

2、北京第九水厂供水项目15台

量程：2~8米范围；推荐使用分体及一体式超声波液位计。

3、张家港给排水公司四水厂21台

量程：2~12米范围；推荐使用分体及一体式超声波液位计。

4、北京首钢迁安矿业水厂2台

量程：2~10米范围（含浓蒸汽）：推荐使用防凝结方式导波雷达GDGW51。

5、上海宝钢1台

量程：0~7米范围（凉水塔）；推荐使用6.3GHz低频雷达GDRD51。

6、大唐国际唐山发电厂15台

量程：2~6米范围（含浓蒸汽），其中：