雷达液位计又称微波液位计(Radar),是取英文词组“RAdio Detection And Ranging”的词头字母而来的缩写词。微波物位计朝一个目标发射电磁波,电磁波井发射后返回发射源。安装在发射源处的接收器捕获到反射波,并把它与发射波作比较,确定目标的存在和它到发射源的距离。
雷达液位计其实是利用发射—》反射—》接收的回路工作模式。详细说来就是雷达液位计的天线发射出电磁波,这些电磁波到达介质表面后一部分被吸收,一部分直接在表面反射回去;这时雷达天线再次发挥作用,接收返回的电磁波传递给内部程序芯片进行比对运算,{**}终得到时间与到液面的距离成正比,关系式如下:
D=CT/2
式中D——雷达液位计到液面的距离;C——光速;T——电磁波运行时间。
雷达液位计记录脉冲波经历的时间,而电磁波的传输速度为常数,有了这些数据,运算程序就能计算出液面的实际液位。
在实际运用中,雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计,功耗大,须采用四线制,电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计,功耗低,可用二线制的24VDC供电,容易实现本质安全,{**}确度高,适用范围更广。
目前市场常见的微波物位计采用的工作原理主要有FMCW(连续调频)和脉冲两种。
雷达液位计采用线性的调制的高频信号,一般都是采用10GHz或24GHz微波信号。它是一种基于复杂数学公式的间接测量方法,由频谱计算出物位距离。天线发射出被线性调制的连续高频微波信号并进行扫描,同时接收返回信号。发射微波信号和返回的微波信号之间的频率差与到介质表面的距离成一定比例关系。
特点:
雷达液位计采用一体化设计,无可动部件,不存在机械磨损,使用寿命长。测量时发出的电磁波能够穿过真空,不需要传输媒介,具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点,能用于挥发的介质如粗苯的液位测量。几乎能用于所有液体的液位测量。电磁波在液位表面反射时,信号会衰减,当信号衰减过小时,会导致雷达液位计无法测到足够的电磁波信号。导电介质能很好地反射电磁波,对雷达液位计,甚{**}微导电的物质也能够反射足够的电磁波。
脉冲雷达液位计,与超声波技术相似,使用时差原理计算到介质表面的距离。 设备传输固定频率的脉冲,然后接收并建立回波图形。信号的传播时间直接与到介质的距离成一定比例。但是与超声波使用声波不同,雷达使用的是电磁波。它利用好几万个脉冲来 “扫描”容器并得到完整的回波图。
雷达液位计的典型波段为 5.8 GHz、10GHz 、24 GHz。通常我们称5.8GHz(或6.3GHz)的频率为C波段微波;10GHz的频率为X波段微波;24GHz(或26GHz)的频率为K波段微波。
雷达液位计的增益系数和波束角的大小和微波的波长以及雷达液位计的喇叭口尺寸大小有关系。因此,越来越多的雷达液位计采用高频率微波技术来改善雷达液位计的性能。同时,采用高频技术后,可以在提高雷达性能的同时,大大缩小天线的尺寸,使安装更加方便。