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目前国内、国际雷达物位计介绍及分析
fuxinrenzhong 发表于 2008/9/21 14:42:25 930 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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物位仪表，基本上包含如下几种：电容式、射频式（仍电容原理）、静压式（严格来讲不算物位仪表）、浮子式、超声波式、磁至伸缩式、雷达式（微波）。
电容式、射频式，基于测量电容c以及阻抗原理，其精度不高，而且是接触式，目前正在被淘汰。
静压式，目前用得越来越少，采用压强来计算液面的高度。也是接触式。
浮子式，旧的储油罐、泥浆罐，测量液体的罐，运用很多，但是由于其是接触式，机械式，容易被卡住浮子，正在被替换中。尤其是，测量泥浆或者液体杂质比较多时候，基本上用不过1个月就卡死了。维护非常麻烦。
超声波式，应该说，如果环境温度变化不大，属于常温常压，对成本很在意的场所（希望成本很低），是一个比较不错的选择；其精度不高，大体在3-10cm左右，与实际情况有关，如果，实际环境温度变化比较大，气压变化比较大，精度会更加低。
磁至伸缩式，这种物位计仪表是基于磁至伸缩原理而来的，当电流流过磁至伸缩导线，遇到与电流方向正交的磁场时，产生磁至伸缩现象，这种设备精度可以做到很高，例如：0.1mm，还是比较简单的。 算法基本都一样，就看磁至伸缩导线的性能好坏了。一般，老外（美国mts等）的导线做得很细，材料较国内稍好，经过简单的信号放大500~1000倍，能够达到1.5v左右，而国内的导线需要经过大概2000~8000倍放大，才能够达到与国外差不多相同效果。其缺点在于，接触式，测量范围3米内，比较适合。其测量最远可以达到15米，国内由于导线问题，一般达到8米左右。价位比较高，尤其是缆式液位计（磁至伸缩），价格基本达到1米一万。
雷达物位计，是目前最流行的一种物位仪表，其正在逐步取代超声波物位计以及其他各种物位计的物位测量。雷达物位计从微波原理讲分为：脉冲雷达物位计、调频连续波雷达物位计。
脉冲雷达物位计
脉冲雷达物位计，国际上比较有代表性的是：vega。其他厂家例如：e+h等，性能就不提了。vega的24v两线制物位计稳定性能还行。220v就不行了，原因很简单，电源板没处理好，很容易烧。 脉冲雷达物位计国内目前应该说有几家（4-6家），基本全部集中在北京，除少数1，2家有自己真正的技术人员外，其它都是抄袭而来，只能够对一些简单工况处理；特殊工况，例如：高温（350摄氏度以上）、高压、现场干扰严重（搅拌、泡沫、液面波动大等），由于没有自己的技术在产品里，必然无法真正的处理，只能够靠外界一些条件，一般很难避过去。 另外，脉冲雷达物位计由于原理为：发射一个尖脉冲（与高频混频后，例如，6.3g就是与6.3g高频混频，26g就是与26g高频混频，原理一样，没啥子区别，唯独不同在于发射信号的散射角度问题！），微波遇到被测介质后反射回来，经过时间拓展等各种处理，读取能量频谱，多次求平均值来获取相对准确数据。一般其精度在5mm以上。如果环境非常干净，干扰很少，可以做到3mm（再高了就是假的了，呵呵，原理决定其精度）。
脉冲雷达物位计原理，决定了其有如下缺点：
1、在液位变化时候，测量数据有一定的延迟，一般5-10秒；如果，液位进行了跳变，例如，1米变为了2米，那么，需要延迟近10
秒时间才会显示液位达到了2米，这就是由于求取平均值原因造成的；
2、对于，液位变化频率比较大的场合，不适合！如果，液位进行频繁的变化，容易出现锁波现象；即：认为回波无效。
3、对于精度要求比较高的场所不适合；
4、对于特殊环境不适合：如：有搅拌、气泡场所。当有搅拌时，液面相当于一面镜子，反射的信号会有很大的变化，由于脉冲雷达物位计是发射一个脉冲点，靠能量强弱来确认是否信号有效的，那么，就会出现输出数据不断的大范围变化！例如，实际测量距离为3米，由于搅拌引起罐内液面1-2cm的波动，当发射一个微波信号时，正好液面与发射微波成一个角度a，那么会产生回波信号很大的差距（理论，及测试发现会出现2-3倍的距离数据－－－－－－－－与罐的内径有关），这种情况下，看输出距离数据会变为4.5米，然后慢慢会到3米，如果再多次遇到干扰，有可能永远回不到正确的数据；在这种情况下，脉冲雷达一般处理办法为，添加一个大的桶（称作：波导管！严格来讲不叫波导管！），使得桶内液面向对稳定，不会产生上面所说的镜面反射现象。又为了防止微波穿过液体打倒金属底（金属微全反射，信号强），引起干扰信号，一般在桶底部家一个45度角的斜面。
调频雷达物位计
调频连续波（fmcw），顾名思义，就能看出原理来，就是发射一个带宽的连续信号，通过接受回波（连续信号），两个连续信号之间有一个固定的时间差t，通过对信号的fft变换，能够准确的计算出时间差t，距离L=C*t/2。
由于其原理，为发送连续信号，具有一定的带宽，所以，其抗干扰性比较强，不像脉冲雷达，发送一个固定频点的微波信号。如果其控制好其发射信号的线性度，芯片采用具有温补的芯片，其能够达到很高的精度：绝对精度0.3mm。
其国际上最有代表性的，就是：saab（被罗斯蒙特收购）。其价格非常高。
国内仅一家具有此项技术 。
对于，国际上其他几个品牌的调频雷达，在这里就不再阐述了，基本上是没有真实可比性。
调频雷达，比脉冲雷达具备抗干扰能力强的优点，使得它能够运用的环境比较多，例如：罐内具有搅拌装置、液面波动比较大、具有大量气泡、纹波比较严重工况。当然其价位一般为脉冲雷达2~2.5倍左右。
雷达频率与雷达的性能关系
对于很多不了解雷达技术人员来说，一般认为雷达频率越高，技术越先进，精度越高；实际不然，频率与精度没有直接的关系；精度与发射信号及处理信号的算法（即：脉冲信号、调频信号的算法处理）有关。频率高，只能说方向性更好，发射天线装置可以做得更小，例如，24g、26g，发射喇叭口就可以做到很小，这与其匹配的角度有关。但是，同样频率越高，受灰尘干扰越大！更加容易被反射。另外，24g、26g，由于波长与水分子的尺寸相匹配，很容易被水蒸气所吸收，也就是说，频率24g、26g的雷达，如果用在具有大量泡沫、水蒸气的工况，是不可以的！
对于，国内普通用户，例如，污水厂、煤矿、粮仓等的测量，精度要求不高，现场工况干扰比较小的情况，可以选择价位相对较低的脉冲雷达物位计。