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摘要:雷达液位计有很多优点，近年来得到广泛应用。 介绍了一种调频连续波雷达的液位计。 简要介绍了雷达液位计的工作原理，分析了市场各类液位计的优劣性，并进行了相应的性能分析和比较。 关键词:雷达液位计、调频连续波、微波
1 .引言自上世纪90年代以来，雷达液位计进入市场，测量精度高，采用了出类拔萃的耐高温高压能力和非接触测量方式，设置简单，可靠性高，成为近十年来罐装过程监控的仪表。 液位计是工业测量不可或缺的重要仪表。 液位计的种类很多，根据媒体和现场条件，各种液位计各有优势，形成了多种局面。 罐容积大，要求液位计的精度高，以往多采用浮子钢带式液位计，伺服式和静压式也有一定的应用量。 浮钢带式液位计的安装复杂，可靠性低，静压式液位计对介质密度和温度的影响大，为了消除这些影响，完整的静压测量系统套件价格高，伺服式液位计精度高，但由于有机械传动机构，磨损问题不可避免，价格也高。 近年来出现的光纤液位计、磁致伸缩液位计、超声波液位计、放射能液位计各有优缺点，光纤液位计可在现场进行电检测，安全性高，这是突出的优点，缺点仍有很多机械传递部件，故障率增加，安装也变得复杂。 虽然磁致伸缩液位的精度高，但由于接触的测量方式和高设置维护要求，市场并不普及。 超声波液位计比雷达液位计精度稍低，但安装简单，价格合理，在防爆领域，目前超声波液位计的范围是个问题，一般不到8米，遇到高温罐问题更大。 由于放射性液位计有放射源，应用需要特别认可，应用范围受到限制。 雷达液位计进入市场后，凭借自身的优势迅速成为水平测量中的仪表。 本文重点介绍了无锡市雷华科技有限公司自主研制的调频连续波国产雷达液位计。
2 .测量原理本雷达液位计主要由雷达探测器(一次表)和雷达显示器(二次表)构成。 雷达探测器主要由主体、连接法兰和天线三部分组成。 天线有喇叭型和与波导管直接连接的类型。 雷达显示器提供与上位计算机连接的RS-485接口，可以传递液位等参数和警报信号，或者使用上位计算机控制智能雷达显示器。 雷达探测器采用啁啾连续波测距原理。 从天线发射的微波为频率线性调制的连续波，当天线接收回波时，天线的发射频率发生变化。 可以根据回波与载波的频率差来计算材料面的距离。 FMCW方式测量线路复杂，测量精度高，干扰回波也容易去除，因此一般被用于比较的测量方案。 雷达探测器的主体包括微波信号源、信号处理部。 在工作中，微波信号源输出一定振幅啁啾的微波信号，其频率输出如下图所示
图1 :频率调制连续波信号和回波信号示意图
发射频率随时间线性增加，且增加的斜率为k。当发射的连续波遇到液面发射时，所发射的信号的频率选择比发射信号延迟预定时间&tau，如图1中的点划线所示。 根据微波传播原理，&tau； =2R/C (1)式中c是微波在空间中的传播速度3×； 108km/s，r是从液面到雷达液位计的距离。 由于回波信号频率的延迟，反射频率与发送信号频率的差频率成为f=k&tau； (2)综合上述2式，R=C×； 在f/2k中，r明显与f成比例，反射液面与液面之间的距离越远，产生的差频率f越大，因此能够计算从天线到反射面的距离。 信号处理器处理回波信号与发送信号的混合信号，测量混合信号的频谱，通过快速傅立叶变换( FFT )计算混合信号，分析混合信号的频谱，去除干扰信号，并确定从天线到反射界面的距离，由此结束测量。
3 .优点特性本雷达液位计采用非接触式测量方法。 非接触式测量方法是今年物位测量的主要方法，目前较成熟的非接触式测量技术是超声波、放射能、微波。 在化工、石油化学等工艺工业领域，被测介质普遍存在高温、高压、腐蚀、挥发、凝结等复杂情况，对仪表有防爆要求。 与超声波相比，微波传播的特点决定了雷达液位计的使用优势:1)定向传播。 2 )准直光学特性。 3 )传输特性良好。 4 )电介质的微波吸收与电介质的介电常数成正比。 其特性使雷达液位计在使用上具有以下优点:1)连续准确测量:雷达液位计不与被测介质接触，对温度、压力、气体等的影响非常小。 2 )维护方便，操作简单:雷达液位计具有故障报警和自我诊断功能。 3 )适用范围广:非接触测量、方向性好，传输损耗小，可测介质多。 4 )设置简单:在各行业的应用中，雷达液位计可直接设置在油箱上部，设置简单。
4 .市场分析1 )横向比较雷达液位计通常分为脉冲雷达和调频连续波雷达( FMCW )两种。 脉冲雷达的工作模式与超声波液位计相似:天线周期性发射微波脉冲，接收材料面回波，同时分析处理回波信号，确认有效回波，并据此计算电平。 根据工作原理，只是两种测量方式测量的zui的蕞终精度不同，脉冲雷达的测量精度比调频连续波雷达( FMCW )差。 另外，从很多实测结果来看，脉冲雷达的测量精度和超声波液位计的差别不大，但市场价格相当高。 因此，用户在具体选择时，必须根据实际需求选择适合自己的经济高效的仪表。 2 )自身优势公司生产的调频连续波雷达液位计是中航雷达和电子设备研究院(原:航天工业部第607研究所)开发的产品。 我院是国家重点机载雷达研究院，其设备和人才实力极为雄厚，主要从事军用、民用雷达系列电子产品的研究、开发和制造。 目前员工2800多人，其中工程师300多人，自然科学研究员50多人，科技人员占员工总数的60%以上。 中国*部军用机火控雷达诞生于607所研究所，自建筑厂三十多年来，为国家防卫生产了众多新型机火控雷达，在国内微波雷达产品开发上有实力。
公司作为中航雷达和电子设备研究院的对外窗口多年来致力于雷达液位计产品的专业开发、生产和销售，自1998年国产雷达液位计开发成功以来，目前使用该产品的客户已经复盖石油、化工、船舶、冶金、食品、污水处理等多个行业的知名企业 该雷达水平计划是国家重点新产品* *圣火计划项目，在全国第十三届发展会上获得金奖。 其啁啾校正技术和自动频率跟踪滤波技术获得国家众多项目，位于国内ling的上位，目前已有700多套雷达液位计正常运行在国内外用户中，其实益价格、严格的产品质量和完善，快速的销售体系深受用户信赖。
5 .结论近年来我国经济发展迅速，对石油、化工、医药、食品等工艺工业领域的雷达液位计的需求也越来越大。 我们相信雷达液位计将有更好的明天，我们将提高目前雷达液位计的技术水平，开发新的液位计，为用户提供更好的服务。 国产完全自主知识产权的雷达液位计问世，为国内外用户提供了更大的选择空间，为他们优化成本，合理配置资源提供了更大的便利。
以上就是雷达液位计量表的技术数据文章的全部内容
