喇叭口雷達(dá)物位計(jì)的測量難點(diǎn)及信號處理

2017年06月05日 10:07

　　喇叭口雷達(dá)物位計(jì)傳感器是*的雷達(dá)式物位測量儀表，測量距離zui大70米,可以用于存儲罐、中間緩沖罐或過程容器的物位測量，輸出4～20mA模擬信號。高頻微波脈沖通過天線系統(tǒng)發(fā)射并接收，雷達(dá)波以光速運(yùn)行，遇到被測介質(zhì)表面，其部分能量被反射回來，被同一天線接收，發(fā)射脈沖與接收的脈沖的時間間隔與天線到被測介質(zhì)表面的距離是成正比的。運(yùn)行時間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號。一種特殊的時間延伸方法可以確保穩(wěn)定和的測量。

　　一、喇叭口雷達(dá)物位計(jì)測量技術(shù)難點(diǎn)：

　　由于固態(tài)物料(如沙石、煤炭等)的料面都有一定的安息角，因此固態(tài)料面的測量基本上是利用波在粗糙表面的漫反射。形成漫反射的條件近似于：顆粒直徑>1/6波長。則波長λ與頻率f的關(guān)系為: c=λf (3)可以算出它的波長為8.6mm , 對顆粒直徑為2mm 以上的物料都可形成良好的漫反射;而當(dāng)c為光速3×l08m/s,喇叭口雷達(dá)物位計(jì)采用X波段頻率為5.8GHz或6GHz 的微波物位計(jì)時，由式(3)可得波長約為52mm，對于粒徑較小的顆粒狀物位，漫反射效果差，回波信號干擾嚴(yán)重。為改善測量性能，可提高發(fā)射信號的頻率，喇叭口雷達(dá)物位計(jì)采用K波段(24GHz或26GHz)，從而得到較好的回波信號。從雷達(dá)料位計(jì)的測量原理可知，雷達(dá)料位計(jì)是通過處理雷達(dá)波從探頭發(fā)射到介質(zhì)表面，然后返回到探頭的時間來測量料位的。反射信號中混合有許多干擾信號，因此，對真實(shí)回波的處理和對各種虛假回波的識別技術(shù)就成為雷達(dá)料位計(jì)能否準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵因素。由于液面波動和隨機(jī)噪聲等因素的影響，檢測信號中必然混有大量噪聲，為了提高檢測的準(zhǔn)確度，必須對檢測信號進(jìn)行處理，盡可能消除噪聲。

　　二、喇叭口雷達(dá)物位計(jì)設(shè)計(jì)信號處理時應(yīng)考慮的因素：

　　雷達(dá)料位計(jì)是一種非常實(shí)用的物位測量工具，在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場中，會存在多種非理想情況，在雷達(dá)料位計(jì)設(shè)計(jì)信號處理方法時，必須考慮以下五點(diǎn)因素：

　　1、雷達(dá)料位計(jì)的應(yīng)用場合往往是局限的狹小空間，而不是開放的巨大的空間。喇叭口雷達(dá)物位計(jì)發(fā)射的信號是電磁波，電磁波在空間是發(fā)散傳播的，具有電磁波所有的一切特性，如反射，衍射，折射等。傳播空間中的任何物體都會產(chǎn)生信號的反射。狹小的空間會產(chǎn)生諸多的反射信號，其中有物體表面的直接反射信號，也有信號的來回反射和震蕩(表面間的多次反射)。

　　2、當(dāng)液面的高度不同時，相當(dāng)于測量空間形狀在不斷變化，信號的反射和震蕩情況也不同。特別是當(dāng)測量的空間有曲面時，如拱頂罐，球形容器或臥式橢圓罐時，由于曲面對電磁波有聚焦作用，液位的高度變化對反射的影響更大。

　　3、在雷達(dá)料位計(jì)安裝和投用后，應(yīng)用場合的空間表面情況不斷變化的。以反應(yīng)罐為例，化工過程需要測量的介質(zhì)是多種多樣的，進(jìn)料時液面會有變化，如物料黏附，罐體內(nèi)表面的物理或化學(xué)特性變化等，這些變化不可避免地會影響反射信號的強(qiáng)度。

　　4、某些應(yīng)用現(xiàn)場的介質(zhì)會直接影響到雷達(dá)波的發(fā)射和接受。一方面表現(xiàn)在對天線的影響上。如蒸汽冷凝在天線表面，物料結(jié)晶在天線表面。另一方面罐內(nèi)介質(zhì)的揮發(fā)或霧化，也會影響雷達(dá)波的傳播，進(jìn)而對測量產(chǎn)生影響。

　　5、喇叭口雷達(dá)物位計(jì)測量的液面也有多種情況變化，如靜止時是鏡面；液位變化時表面會產(chǎn)生波動；有時可能會有泡沫的存在。在不同的情況下，信號的多次反射情況會發(fā)生變化。

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