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1、雷达物位计 目录 1 雷达的基础知识2 雷达液位计的工作原理3 雷达液位计的分类及说明4 雷达液位计的安装 调试 接线方式5 安装注意事项6 雷达液位计的故障分析7 雷达液位计的优势及应用 雷达液位计基础知识 雷达概念利用电磁波探测目标的电子设备 发射电磁波对目标进行照射并接收其回波 由此获得目标至电磁波发射点的距离 距离变化率 径向速度 方位 高度等信息 雷达是英文radar的音译 为RadioDetectionAndRanging的缩写 意为无线电检测和测距的电子设备 雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似 当然 它不再是大自然的杰作 同时 它的信息载体是无线电波 事实上 不论是可见光或是无线电波
2、 在本质上是同一种东西 都是电磁波 传播的速度都是光速C 差别在于它们各自占据的频率和波长不同 其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向 处在此方向上的物体反射碰到的电磁波 雷达天线接收此反射波 送至接收设备进行处理 提取有关该物体的某些信息 目标物体至雷达的距离 距离变化率或径向速度 方位 高度等 工作原理 高频微波脉冲通过天线系统发射并接收 雷达波以光速运行 遇到被测介质表面 其部分能量被反射回来 被同一天线接收 发射脉冲与接收的脉冲的时间间隔与天线到被测介质表面的距离是成正比的高频微波脉冲通过天线系统发射并接收 雷达波以光速运行 遇到被测介质表面 其部分能量被反射回来
3、 被同一天线接收 发射脉冲与接收的脉冲的时间间隔与天线到被测介质表面的距离是成正比的 运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号 一种特殊的时间延伸方法可以确保稳定和精确的测量 分类及说明 雷达可分为 脉冲雷达和调频连续波雷达脉冲雷达 脉冲测量雷达通过测量脉冲电磁波往返时间延迟得到目标的距离信息 根据接收脉冲载波中的多普勒频率测量目标的径向速度 利用等信号法获得目标的方位角和俯仰角数据 调频连续波雷达 使用线性调频高频信号 雷达料位计高频信号的发射频率随一定时间间隔 扫描频率 线性v增加 由于发射频率是随着信号传播的时间变化的 与反射物体距离成比例 由当前发射频率与接收的反射频率的差值获得物位高
4、度 雷达液位计安装 最合理的位置 由罐的内壁到安装应大于罐直径的1 6 无论如何雷达距离罐壁应大于30cm 不可安装于罐的中心位置 干扰会导致信号丢失 不可安装于料口的上方 建议安装保护盖以防直接的日照或雨淋 雷达液位计安装步骤一 安装在罐合理位置 雷达液位计安装 雷达液位计安装步骤一 安装在罐合理位置 在信号波束内应避免安装任何装置 如温度传感器等 加热线圈 挡板等均有可能干扰测量 天线尺寸 喇叭口直接 天线越大则波束角越小 干扰回波也越弱 波束角定义为雷达波的能量密度达到其最大值的一半 3dB 时的角度 雷达液位计安装 雷达液位计安装步骤二 测量条件 测量范围从波束触及罐底的那一点开始计算
5、 但在特殊情况下 当罐底为凹形或锥型时当物位低于此点时无法进行测量 当介质为低介电常数 组A及B 时 当其处于低液位时 罐底可见 此时为保证测量精度建议将零点定于距罐底高度为C的位置 见图 理论上测量达到天线尖端的位置是可能的 但是考虑到腐蚀及粘附的影响 测量范围的终值应距离天线的尖端不少于A 见图 最小测量范围B与天线有关 见图 罐体直径应大于D高度最小为 1 5 5H m ft 见图 测量范围取决于天线尺寸 介质反射率 安装位置及最终的干扰反射 雷达液位计安装 雷达液位计安装步骤三 安装雷达液位计 安装法兰的工具外 还需要以下工具还需六角板手 用于旋转外壳 雷达液位计安装 雷达液位计安装步
6、骤四 接线 1 拧下外壳盖 实物图1 拧下外壳盖 2 取下显示模块 实物图2 取下显示模块 3 取下端子腔室的盖板 4 将电缆穿过缆塞 使用双屏蔽线 雷达液位计安装 雷达液位计安装步骤四 接线 5 连线 6 拧紧缆塞 拧上外壳盖 2 7 拧上外壳 在传感器侧仅将电缆的屏蔽层接地 4 20毫安 通讯电阻小于250 雷达的调试 HART手持编程器 通常情况下 GPM编程器由6个按键和一个液晶显示屏 可以显示调整菜单和参数设置 其功能相当于一个分析处理仪表 接线方式 安装注意事项 1 雷达必须安装在罐仓顶部 2 不要将仪表安装在顶部中心 避免多次强波反射 3 距仓壁30公分以上 图中1的距离最少不得
7、低于30公分 4 电磁波通道主轴线上应尽量避开横梁 梯子 5 距离搅拌机叶片远一些 6 雷达不能安装在进料口处 雷达液位计故障分析 雷达液位计故障分析1 仪表不响应2 显示值不可见3 输出电流不正常4 HART通信不工作5 PA通信不工作6 通过FXA193的通信不工作7 测量值不正确 1 仪表不响应 一般故障现场仪表显示模块上都有系统错误信息代码 我们只需查询错误代码即可解决故障问题 雷达液位计故障分析1 仪表不响应2 显示值不可见3 输出电流不正常4 HART通信不工作5 PA通信不工作6 测量值不正确 2 显示值不可见 雷达液位计故障分析 雷达液位计故障分析1 仪表不响应2 显示值不可见
8、3 输出电流不正常4 HART通信不工作5 PA通信不工作6 测量值不正确 3 输出电流不正常 雷达液位计故障分析 雷达液位计故障分析1 仪表不响应2 显示值不可见3 输出电流不正常4 HART通信不工作5 PA通信不工作6 测量值不正确 4 HART通信不工作HART 在4 20mA的信号上叠加数字信号 HART协议是一种通信方式 和计算机通信的协议一个道理 雷达液位计故障分析 雷达液位计故障分析1 仪表不响应2 显示值不可见3 输出电流不正常4 HART通信不工作5 PA通信不工作6 测量值不正确 5 PA通信不工作PA PROFIBUS PA协议 它的速度比HART协议的通信速度要快 雷
9、达液位计故障分析 雷达液位计故障分析1 仪表不响应2 显示值不可见3 输出电流不正常4 HART通信不工作5 PA通信不工作6 测量值不正确 7 测量值不正确 雷达液位计故障分析 雷达的选型 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是眼睛 回波处理是物位计的大脑 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 比最大噪声幅度 虚假回波 多径反射波等的幅度 回波质量数值越大 物位计应用效果越好 雷达的选型
10、回波强度主要受以下因素影响传播介质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 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 雷达的选型 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 波束角小 一般 95的喇叭天线的波束角为8o 而6GHz低频脉冲雷达的喇叭天线直径为 246时 波束角为15o 天线尺寸小 精度高等优点 2 26
11、GHz雷达波长11mm 6GHz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 6GHz雷达天线长 300 400mm 无形中增大了盲区 大约600mm 由于6GHz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6GHz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 加天线罩可大大改善污物
12、 水汽影响 6GHz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 雷达液位计的日常维护 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 优势及应用 1 雷达液位计可以测量液体 固体介质比如 原油 浆料 原煤 粉煤
13、 挥发性液体等 2 可以在真空中测量可以测量所有介质常数 1 8的介质 测量范围可达35m 3 供电和输出信号通过一根两芯线缆 回路电路 采用4 20mA输出或数字型信号输出 4 非接触式测量安装方便采用极其稳定的材料牢固耐用 精确可靠分辨率可达1mm 5 不受噪音 蒸汽 粉尘 真空等工况影响 6 不受介质密度和温度的变化 过程压力可达40bar 介质温度可达300 7 安装方式有多种可以选择 顶部安装 侧面安装 旁通管安装 导波管安装 8 调试可多种方式选择 采用编程模块调试 相当于一个分析处理仪表 SOFT软件调试 HART手持编程器调试 调试起来方便快捷 9 无位移 无传动部件 非接触式测量 没有测量盲区 谢谢观赏
