微波物位計俗稱雷達（Radar）物位計，雷達是英文Radio Detection and Raging（無線電檢測與測距）首字母的縮寫詞。

　　雷達物位計采用微波脈沖的測量方法，並可在工業頻率波段范圍內正常，波束能量低，可安裝於各種金屬、非金屬容器或管道內，對液體、漿料及顆粒料的物位進行非接觸式連續測量。適用於粉塵、溫度、壓力變化大，有惰性氣體及蒸汽存在的場合。對人體及環境均無傷害，讓顧客買智能雷達物位計買的放心，買的值得。雷達物位計還具有不受介質比重的影響，不受介電常數變化的影響，不需要現場校調等優點，不論是對工業需要，還是對顧客經濟實惠的考慮，都是不錯的選擇。

高頻雷達物位計

^[1]計目前已成為市場上的主流產品，主要分為脈沖雷達物位計和導波雷達物位計。低頻脈沖雷達物位計盡管具有價格相對低廉的優點，但在主要應用領域中，屬於逐漸被淘汰的產品。與低頻脈沖雷達物位計相比，高頻脈沖雷達物位計在應用過程中有以下優點：

　　1．高頻雷達物位計（主要指26GHz和24GHz）具有能量高，波束角小，天線尺寸小，精度高等優點。

　　2.26GHz雷達波長11mm，6GHz雷達波長50mm，雷達物位計在測量散裝料位時，雷達波反射主要來自料麵的漫反射，漫反射的強度與物料大小成正比，與波長成反比，而大部份散裝料直徑遠遠小於50mm，這就是目前26GHz雷達是測量散裝料物位最佳選擇的原因。

　　3．在一些直徑小而高度並不是很高的小型罐的應用中，6GHz雷達天線長（300-400mm）無形中增大瞭盲區（大約600mm），另外由於6GHz雷達方向性差（開角大）在小罐中會產生多徑反射；而26GHz雷達頻率高，天線短，方向性好，克服瞭6GHz雷達的缺點，適用於小罐測量。

　　4．由於現場環境惡劣，隨著時間推移，雷達天線會堆積污物、水汽等，26GHz雷達天線小，附加天線罩可大大改善因污物、水汽造成的影響；6GHz雷達天線大，加天線罩很困難。且機表較沉重，清理困難。

　　5．由於26GHz雷達方向性好，很多惡劣工況，可通過簡單隔離，將雷達物位計裝在容器外進行測量

工作原理

　　微波物位計工作方式類似雷達：向被測目標發射微波，由目標反射的回波返回發射器被接收，與發射波進行比較，確定目標存在並計算出發射器到目標的距離。

雷達物位計的組成

機表部分

　　z 環境溫度：-20-60℃

　　z 供電電源：AC 220V±10% 50Hz

　　z 測量精度：0.5% 功 耗：≤3W

　　z 模擬輸出：4-20mA， 負載能力≤550Ω

　　z 繼電器輸出：4 組繼電器轉換接點（AC 220V 2A）

　　z 安裝方式：盤裝開孔152 (寬) ×76 (高) 壁掛尺寸210(寬) × 280 (長) ×110(厚)

探極部分

　　z 介質溫度：-40-240℃

　　z 傳輸距離：傳感器和機表之間的信號傳輸距離小於1.2km

　　z 探極種類：棒式、纜式、同軸式、重型纜式

　　z 安裝尺寸：G1.5 管螺紋

　　z 倉內壓力：小於4MPa

　　LD-DLE 型 通用電容式物位計

　　實現瞭電容式物位計進料一次完成標定的簡易操作；從而 實現瞭物位測量的強功能與易操作的完美結合，充分體現瞭　我司與時俱進的創新精神和能力。它由傳感器和二次機表兩部份組成。傳感器放在料倉頂，探極垂直伸進料倉內，二次 機表放在其他合適的地方。傳感器把物位的變化轉變成與之

　　對應的電脈沖信號，遠傳給二次機表處理，再用光柱顯示物 位高度，並有高/低限報警和 4～20mA 變送輸出，適用於液體/固體物料作物位高度顯示、報警、控制和遠傳顯示或 組成系統。

　　工作電源：AC220V±10% 或 DC24V

　　功耗： 5W 顯示方式：光柱顯示

　　測量精度：≤±1% F·S

　　傳感器防護等級：IP65

　　機表工作環境溫度： -40～45℃

　　探極工作（介質）溫度： 普通型： -20～60℃

　　中溫型： -40～200℃ 高溫型： -40～800℃

　　介質壓力： 壓力型≤3MPa（其餘型號為常壓）

　　傳感器與二次機表的連線及距離：距離 <200m，用直徑

　　1.5mm 以上的導線（最好是雙絞線）連接，每條導線電阻應

　　小於3 歐姆

　　檢測范圍： ≤11000p

　　報警輸出方式：兩組繼電器常開、常閉觸點，對應高、低兩點輸出，分別可選物位的 90%、80%、70% 和 30%、20%、10% ，出廠是置於80%和20%處。（觸點容量AC250V，0.3A；DC28V,0.5A；電阻負載）

　　變送輸出：4～20mA

　　二次機表外型尺寸： 48（寬）× 96（高）× 112（深）

　　二次機表開孔尺寸： 43+1（寬）× 91+1（高）

應用領域

　　現今物位測量領域困擾用戶的是一些大型固體料倉的物位測量，特別是用於50/100米以內的充滿粉塵和擾動的加料狀態下的料倉。相關技術的機表例如電容或導波雷達TDR在放料時物位下降時會受到很強的張力負載，可能會損壞機表或把倉頂拉塌掉。重錘經常有埋錘的問題，需要經常維修，大多數其他機械式機表也是這樣。而高粉塵工況又可能會超出非接觸式超音波物位測量系統的能力。

高頻的調頻雷達技術尤其適合這種大型固體料倉的物位測量！

　　現今的高頻雷達一般為工作在K波段(24～26GHz)的雷達物位計，雷達的工作頻率越高其電磁波波長越短，越容易在傾斜的固體表麵有更好的反射，並具有較窄的波束寬度，可有效避開障礙物，高的頻率還可使雷達使用更小的天線。而FMCW調頻連續波微波物位計發射和接受信號是同時的，相同時間內發射的微波信號更多，固體測量中可減少高粉塵固體料倉測量中的失波現象。因此固體測量中高頻的調頻雷達能提供準確、可靠的測量，並在例如化工行業中的PP粉末、PE粉末等介質中也有良好應用。但由於技術限制，現今還沒有工作在K波段以上的高頻雷達物位計。

　　也有使用5.8GHz ~ 10GHz的低頻雷達測量固體，但由於其較低的頻率、較長的波長其發射波不容易被漫反射，在高粉塵工況下會導致很多的二次或多次回波，乾擾和噪聲很大，因此固體粉料測量中逐漸被淘汰。

選型註意事項

　　1、 精度等級和功能根據測量要求和使用場合選擇機表精 度等級，做到經濟合算。比如用於貿易結算、產品交接和能源計量的場合，應該選擇精度等級高些，如1.0級、0.5級，或者更高等級; 用於過程控制的場合，根據控制要求選擇不 同精度等級;有些僅僅是檢測一下過程流量，無需做精確控制和計量的場合，可以選擇精度等級稍低的，如1.5級、2.5級，甚至 4.0級，這時可以選用價格低廉的插入式雷達物位計。

　　2、測量介質流速、機表量程與口徑 測量一般的介質時，雷達物位計的滿度 流量可以在測量介質流速0.5—12m/s范圍內 選用，范圍比較寬。選擇機表規格(口徑)不一 定與工藝管道相同，應視測量流量范圍是否 在流速范圍內確定，即當管道流速偏低，不能滿足流量機表要求時或者在此流速下測量準 確度不能保證時，需要縮小機表口徑，從而提 高管內流速，得到滿意測量結果。

雷達物位計防雷擊的措施

　　隨著工業自動化發展的須要，機器機表業飛速發展，但是這些內部應用瞭大量微電器件的智能機器機表，卻在大多具有絕緣強度低、耐電湧身手初等題目。因此智能機器機表的防雷，就顯得十分緊要瞭，非常是在雷暴季節，以避免構成龐大散失。

　　導波雷達液位計機表防雷，要從單方麵下手，包羅內部零碎防雷和內部零碎防雷，一般主要靠參加防雷裝置來完成。具體可顛末以下門徑來發展防雷。

　　1、防雷先從接地零碎做起。雷達物位計的機殼，非常像控制櫃、獨霸臺、電源櫃等，機殼都要用扁鋼毗鄰到共同。機表任務電源如24V負端和機表信號地、合計機輸入輸出信號地等相連要構成等電位。本安地、安全柵、阻遏柵、安全器等接地也要思慮機表信號參考點毗鄰時可否構成等電位。

　　2、不能忽視智能機器機表的電源防雷眷註。為智能機器機表安裝防浪湧眷註零碎大要或許電湧，以確保機器機表不會超過耐壓極限。電湧眷註器大要在雷暴天氣感應到雷浪湧時，將過載電流匯入大地。

　　3、為智能機器機表配信任號通道電湧器，不單大要保證動態傳遞切確、頑固、靈動，何況大要在雷暴天氣，泄放過壓電湧到大地，確保信號傳輸的安全。

　　4、定期對智能機器機表的電源零碎接地、匯流條、接地體、電湧器、電源防雷柵等發展搜查和培修，以及及時轉變。

主要供應商

　　現今雷達物位計市場基本還是以進口的品牌產品為主，主要由VEGA、E+H、SIEMENS西門子、KEOHNE、EMERSON等公司。隨著國內雷達物位機表的發展，國內雷達物位計已經達到世界水平。

天線分類

　　雷達物位計按工作方式可以分為非接觸式和接觸式兩種。

　　非接觸式微波物位計常用喇叭或桿式天線來發射與接收微波，機表安裝在料倉頂部，不與被測介質接觸，微波在料倉上部空間傳播與返回。安裝簡單、維護量少，並且不受料倉內氣體成分、粉塵、溫度變化等的影響，深受用戶歡迎，可替代勞動強度大的人工投尺或帶重錘的卷尺、維修率高的接觸式機表（重錘探測式yo-yo）、電容等。因此，非接觸式微波物位計是近年來發展最快的物位測量機表。

　　接觸式微波物位計一般采用金屬波導體（桿或鋼纜）來傳導微波，機表從倉頂安裝，導波桿直達倉底，發射的微波沿波導體外部向下傳播，在到達物料麵時被反射，沿波導體返回發射器被接收。

技術方案

　　目前世界上的微波（雷達）物位計通有脈沖法（PULS）和連續調頻法（FMCW）兩種。

連續調頻(FMCW)技術

　　連續調頻(FMCW)技術測量物位是將傳播時間轉換成頻差的方式，通過測量頻率來代替直接測量時差，來計算目標距離。發射一個頻率被線性調制的微波連續信號，頻率線性上升(下降)，所接收到的回波信號頻率也是線性上升(下降)的，兩者的頻率差將比例於離目標的距離。

　　頻率被調制的信號通過天線向容器中被測物料麵發射，被接收的回波頻率信號和一部分發射頻率信號混合，產生的差頻信號被濾波及放大，然後進行快速傅利葉變換(FFT)分析，FFT分析產生一個頻譜，在此頻譜上處理回波並確認回波。

脈沖波技術

　　脈沖波測距是由天線向被測物料麵發射一個微波脈沖，

當接收到被測物料麵上反射回來的回波後，測量兩者時間差(即微波脈沖的行程時間)，來計算物料麵的距離。

　　微波發射和返回之間的時差很小，對於幾米的行程時間要以納秒來計量。脈沖測距采用規則的周期重復信號，並重復頻率(RPF)高。

頻率選擇

　　目前微波物位計使用的微波頻率有三個頻段：C波段(5.8～6.3GHz)、X波段(9～10.5GHz)、K波段(24～26GHz)。制造商根據自己的技術及國傢批準的頻率來設計產品。

　　物位測量中的微波一般是定向發射的，通常用波束角來定量表示微波發射和接收的方向性。波束角和天線類型有關，也和使用的微波頻率(波長)有關。

　　對於常用的圓錐形喇叭天線來說，微波的頻率越高，波束的聚焦性能越好，即波束角小，在實際使用中這是十分重要的，低頻微波物位計有較寬的波束，如果安裝不得當，將會收到內部結構產生的較多的虛假回波，例如：采用4”喇叭天線的26GHz雷達的典型波束角為8°，而5.8GHz 的典型波束角為17°。並且，微波的頻率越高，其喇叭尺寸也可以做的越小，更易於開孔安裝。目前還沒有頻率高於K波段（24—26GHz）的微波（雷達）物位計。

　　而X波段雷達由於沒有明顯的應用特點，而在各大物位廠商的雷大物位技術發展中趨於被淘汰。

測量原理

　　調頻連續波雷達物位計在測量過程中應用瞭按照線性變化的高頻信號，雷達物位計的信號從天線發出，在被測量平麵反射，回波被天線接收。雷達物位計信號的發出與回波接收的頻率差被用於進一步的信號處理，頻率差對應於測量距離。一個大的頻率差應對於一個較大的測量距離。通過FFT頻率差被轉化為頻譜差，進而換算出測量距離。物位與測量距離的差別取決於空罐的高度。

發射能量很低的極短的微波脈沖通過天線系統發射並接收。雷達波以光速運行。運行時間可以通過電子部件被轉換成物位信號。一種特殊的時間延伸方法可以確保極短時間內穩定和精確的測量。

　　即使工況比較復雜的情況下，存在虛假回波，用最新的微處理技術和調試軟件也可以準確的分析出物位的回波。輸入天線接收反射的微波脈沖並將其傳輸給電子線路，微處理器對此信號進行處理，識別出微脈沖在物料表麵所產生的回波。正確的回波信號識別由智能軟件完成，精度可達到毫米級。距離物料表麵的距離D與脈沖的時間行程T成正比：

　　D=C×T/2

　　其中C為光速

　　因空罐的距離E已知，則物位L為：

　　L=E-D

　　輸出

　　通過輸入空罐高度E（=零點），滿罐高度F（=滿量程）及一些應用參數來設定，應用參數將

　　自動使機表適應測量環境。

　　對應於4－20mA輸出。

應用介質

　　?雷達物位計適用於對液體、漿料及顆粒料的物位進行非接觸式連續測量，適用於溫度、壓力變化大；有惰性氣體及揮發存在的場合。

　　采用微波脈沖的測量方法，並可在工業頻率波段范圍內正常工作。波束能量較低，可安裝於各種金屬、非金屬容器或管道內，對人體及環境均無傷害。

產品簡介

　常見雷達物位計安裝要求：

　　推薦距離:墻至安裝短管的外壁： 離罐壁為罐直徑1/6處，最小距離為200mm。 <LI>不能安裝在入料口的上方。不能安裝在中心位置，如果安裝在中央，會產生多重虛假回波，乾擾回波會導致信號丟失。如果不能保持機表與罐壁的距離，罐壁上的介質會黏附造成虛假回波，在調試機表的時候應該進行虛假回波存儲。

　　常見型號雷達物位計調試　　

可以通過三種方式調試：

　　通過顯示調整模塊GPM

　　通過調試軟件

　　通過HART手持編程器

　　無論那種信號輸出，4…20mA/HART, Profibus PA,雷達傳感器都可以通過軟件進行調試。采用GDPF軟件進行調試，GDPULS需要一個機表CONNECTCAT驅動器。軟件和CONNECTCAT驅動器可以作為附件訂購。

　　使用軟件調試的時候，給雷達機表加電24VDC，同時在連接HART適配器前端加一個250歐姆的電阻。如果一體式HART電阻（內部電阻250歐姆）的供電機表，就不需要附加外部電阻，這時候HART適配器可以和4…20mA線並聯。

分類

　　雷達物位計按應用可分為兩類,現分述如下:

　　（1）用於庫存管理或貿易結算的高精度液位計量 主要用於石油成品油及化學用品液體的精度測量，測量精度主要在1MM以內，基本上采用調頻連續波原理。價格昂貴，應用量也有限，故隻有少數公司生產，有適用於不同場合的喇叭、拋物麵及陣列天線.

（2）用於過程物位監測 由於工業過程種類繁多，機表必須適應各種介質，以及不同的溫度、壓力范圍。精度約為0.1%FS或者5mm。這幾年，過程級微波物位計發展很快，主要是加速普及。在性能提高的同時，價格也相對適中，適用於更多工況。

　　固態物料料位，特別是氣體輸送料狀料位（煙灰、成品水泥）一直是物位測量中的難題，但是雷達物位計可以穩定、可靠的測量。

內容的輸入輸出

雷達物位計輸入

　　天線接收反射的微波脈沖並將其傳輸給電子線路，微處理器對此信號進行處理，識別出微脈沖在物料表麵所產生的回波。正確的回波信號識別由智能軟件完成，精度可達到毫米級。距離物料表麵的距離D與脈沖的時間行程T成正比：

　　D=C×T/2

　　其中C為光速

　　因空罐的距離E已知，則物位L為：

　　L=E-D

雷達物位計輸出

　　通過輸入空罐高度E（=零點），滿罐高度F（=滿量程）及一些應用參數來設定，應用參數將自動使機表適應測量環境。對應於4－20mA輸出。

測量條件

^[2]註意事項l 測量范圍從波束觸及罐低的那一點開始計算，但在特殊情況下，若罐低為凹型或錐形，當物位低於此點時無法進行測量。

　　l 若介質為低介電常數當其處於低液位時，罐低可見，此時為保證測量精度，建議將零點定在低高度為C 的位置。

　　l 理論上測量達到天線尖端的位置是可能的，但是考慮到腐蝕及粘附的影響，測量范圍的終值應距離天線的尖端至少100mm。

　　l 對於過溢保護，可定義一段安全距離附加在盲區上。

　　l 最小測量范圍與天線有關。

　　l 隨濃度不同，泡沫既可以吸收微波，又可以將其反射，但在一定的條件下是可以進行測量的。

　　雷達物位計的安裝說明

新手教學

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