一直以來(lái)，工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)合里儲(chǔ)罐內(nèi)介質(zhì)的計(jì)量方面，都是一個(gè)比較困難的問(wèn)題。大多是安裝了液位測(cè)量的儀表，但是由于技術(shù)原因，這些儀表也只能用于監(jiān)控，不能用于計(jì)量。最早采用的是壓力式液位傳感器，其原理就是把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成液位信號(hào)，但是精度無(wú)法達(dá)到計(jì)量的要求。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，采用電磁波技術(shù)的雷達(dá)液位計(jì)，開(kāi)始用于液位測(cè)量，其精度只能達(dá)到10~15mm，也滿足不了計(jì)量的要求。隨著技術(shù)的成熟，調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的雷達(dá)液位計(jì)出現(xiàn)，使雷達(dá)計(jì)量成為現(xiàn)實(shí)。我司研究生產(chǎn)的DHE-RD-5100系列FMCW調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)液位計(jì)已經(jīng)可以達(dá)到±1mm的精度，滿足工業(yè)場(chǎng)合計(jì)量的要求。

一、調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)與普通脈沖雷達(dá)的區(qū)別

1.普通脈沖雷達(dá)（PTOF）
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傳統(tǒng)的雷達(dá)物位計(jì)是利用超高頻電磁波經(jīng)天線向被測(cè)容器的液面發(fā)射，當(dāng)電磁波到達(dá)液面后反射回來(lái)，被同一天線接收并檢測(cè)出發(fā)射波及回波的時(shí)差，從而計(jì)算出液面高度。

雷達(dá)物位計(jì)采用發(fā)射--反射--接收的工作模式。雷達(dá)物位計(jì)的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比，關(guān)系式如下：

D=CT/2

式中 D——雷達(dá)物位計(jì)到液面的距離

C——光速

T——電磁波運(yùn)行時(shí)間

雷達(dá)物位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達(dá)天線的距離，從而知道液面的液位。

由于該液位計(jì)是靠時(shí)間來(lái)計(jì)算數(shù)值的，一般是采用時(shí)間拓展技術(shù)，并采用多次測(cè)量求均值方法獲得最終結(jié)果；此技術(shù)決定了其精度為5~1mm。對(duì)于一些精度要求非常高的工況，這個(gè)精度距離達(dá)到計(jì)量的要求，還有一定差距。

2.調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)（FMCW）

我司最新研發(fā)的調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，該信號(hào)從天線發(fā)出，經(jīng)被測(cè)介質(zhì)反射后，回波由天線接收。發(fā)射的信號(hào)頻率與回波接收的頻率差與測(cè)量距離成正比。通過(guò)FFT后頻率差唄轉(zhuǎn)化為頻譜差，進(jìn)而換算出測(cè)量距離。總量程減去測(cè)量距離，即為實(shí)際的液位高度。

二、普通脈沖雷達(dá)與調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的比較

對(duì)于普通脈沖雷達(dá)，脈沖的時(shí)間行程可以直接返回到不受溫度影響的石英振蕩器。對(duì)于調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，必須采用昂貴的振蕩器溫度穩(wěn)定裝置，或安裝內(nèi)部的參考源，通常需要不斷地進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。

采用普通脈沖雷達(dá)測(cè)量的雷達(dá)僅在很少的工作時(shí)間內(nèi)向振蕩系統(tǒng)供電，采用調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的雷達(dá)液位計(jì)在整個(gè)工作過(guò)程期間，約有一半的時(shí)間需向振蕩系統(tǒng)供電。

普通脈沖的雷達(dá)液位計(jì)制造成本相對(duì)較低，調(diào)頻連續(xù)波的雷達(dá)液位計(jì)制造成本相對(duì)較高。

對(duì)于普通脈沖雷達(dá)，精度一般可以達(dá)到±3~±10mm；對(duì)于調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，精度可以達(dá)到±1mm。

對(duì)于普通脈沖雷達(dá)，量程一般可以達(dá)到30M；對(duì)于調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，量程最大可以達(dá)到超過(guò)100M。

對(duì)于普通脈沖雷達(dá)，測(cè)量介質(zhì)的揮發(fā)，結(jié)晶等物理特性有可能對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響；對(duì)于調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，其波束角更小，能量能更集中，穿透性更強(qiáng)，適用于液面波動(dòng)劇烈，帶攪拌等比較惡劣的工況。
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審核編輯：湯梓紅