浅谈雷达液位计及其构成的液位测量系统

　　一、引　言

　　雷达液位计是一种利用微波而实现的液位测量仪，用于对储罐、缓冲罐、稳波管、旁通管中的液体、颗粒、浆料的物位进行非接触式测量，具有不受温度、压力、惰性气体和蒸汽的影响，也不受被测介质物理特性变化等影响等优点，近年来在电力、石化、冶金、化工等领域得到了广泛应用。其特点在于：应用微波实现非接触式测量，应用范围广，可用于液体、乳状体、熔融体等形态物体的液位测量;被测介质可以是易燃、易爆、腐蚀性强的高温、高压状态物质。采用数字与模拟两种输出方式，可以单台或多台按总线式配置，能方便地与上位监控计算机相连接。具有智能化数据处理能力，雷达液位计有一干扰回波抑制功能。

　　该仪表辐射率低，仅为1LW，对周围环境及人员没有危害。具有保安防爆功能，可带到现场操作。通过对不同天线的匹配选择，从而具有抗腐蚀功能。性能可靠、价格合理。

　　二、工作原理及其特性

　　雷达液位计是按“俯视式”时间行程测量原理进行工作的，用于测量探头安装处到液位表面的间距。其结构非常简单，主要由仪表外壳、过程连接和短杆天线组成。天线起始处有一将脉冲延迟发射100mm或250mm的屏蔽管，以确保测量不受安装接管处冷凝或粘附的影响。其测试原理见图1。微波脉冲从天线处向被测介质表面发射，发射波在液面处被反射，反射波被同一天线接收，发射及反射波束中的每一点都采用超声采样方法来采集，发射及反射波束均被采样，经信号处理后得到过程连接处到被测介质表面的距离D，D正比于微波脉冲的时间行程T，即：D=C×T2(C是波束传播速度，为常数)。因过程连接处到测量液位零点的距离E已知由此可算出液位高度L=E-D。

　　通过本机显示或外部系统接口可手工或半自动地输入表格进行线性化处理，以便测量球罐、柱形罐、卧罐和圆柱锥底罐等容器的物位。通常，雷达液位计采用工作频率为5.8GHz的微波脉冲信号，测量范围可达20m，并在20m范围内任意设定。其智能化程度较高，输出4～20mA标准模拟信号并叠加HART协议数字通信信号，对于电流输出型，测量液位下限E点和测量液位上限F点分别对应输出4mA和20mA。对于数字输出型，则分别对应物位的0%和100%。通过现场操作显示器可把E、F等若干参数输入雷达液位计，并存储在内部EPROM中，雷达液位计在E与F设定值之间进行测量。其主要技术指标如表1所示：

　　三、测量系统

　　1.单点测量系统

　　单点测量系统如图2所示。雷达液位计采用两线制24VDC供电，可以通过现场操作显示器进行现场组态。或经过接口卡FXA191，将雷达液位计传送出的模拟信号转变为数字信号，传送至上位监控PC机上进行远程组态组态时将液位下限E及液位上限F等参数输入雷达液位计，利用现场操作显示器时以菜单形式显示，可显示复位、零点、满量程、容器映图、锁定、解锁等功能。通过PC机可以观察到测量曲线，看到有哪些干扰，干扰物在何位置及干扰幅度有多大，并可启动干扰自动抑制功能，使测量精度更加可靠。