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技術(shù)文章

E+H雷達(dá)物位計(jì)的測(cè)量原理及采用技術(shù)

點(diǎn)擊次數(shù):1774 發(fā)布時(shí)間:2013-12-4

E+H雷達(dá)物位計(jì)采用微波脈沖的測(cè)量方法,并可在工業(yè)頻率波段范圍內(nèi)正常,波束能量低,可安裝于各種金屬、非金屬容器或管道內(nèi),對(duì)液體、漿料及顆粒料的物位進(jìn)行非接觸式連續(xù)測(cè)量。適用于粉塵、溫度、壓力變化大,有惰性氣體及蒸汽存在的場(chǎng)合。E+H微波物位計(jì)工作方式類(lèi)似雷達(dá):向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射微波,由目標(biāo)反射的回波返回發(fā)射器被接收,與發(fā)射波進(jìn)行比較,確定目標(biāo)存在并計(jì)算出發(fā)射器到目標(biāo)的距離。

目前世界上的E+H雷達(dá)(微波)物位計(jì)通有脈沖法(PULS)和連續(xù)調(diào)頻法(FMCW)兩種。 連續(xù)調(diào)頻(FMCW)技術(shù)
  連續(xù)調(diào)頻(FMCW)技術(shù)測(cè)量物位是將傳播時(shí)間轉(zhuǎn)換成頻差的方式,通過(guò)測(cè)量頻率來(lái)代替直接測(cè)量時(shí)差,來(lái)計(jì)算目標(biāo)距離。發(fā)射一個(gè)頻率被線性調(diào)制的微波連續(xù)信號(hào),頻率線性上升(下降),所接收到的回波信號(hào)頻率也是線性上升(下降)的,兩者的頻率差將比例于離目標(biāo)的距離。
  頻率被調(diào)制的信號(hào)通過(guò)天線向容器中被測(cè)物料面發(fā)射,被接收的回波頻率信號(hào)和一部分發(fā)射頻率信號(hào)混合,產(chǎn)生的差頻信號(hào)被濾波及放大,然后進(jìn)行快速傅利葉變換(FFT)分析,F(xiàn)FT分析產(chǎn)生一個(gè)頻譜,在此頻譜上處理回波并確認(rèn)回波。
  脈沖波技術(shù)
  脈沖波測(cè)距是由天線向被測(cè)物料面發(fā)射一個(gè)微波脈沖,當(dāng)接收到被測(cè)物料面上反射回來(lái)的回波后,測(cè)量?jī)烧邥r(shí)間差(即微波脈沖的行程時(shí)間),來(lái)計(jì)算物料面的距離。
  微波發(fā)射和返回之間的時(shí)差很小,對(duì)于幾米的行程時(shí)間要以納秒來(lái)計(jì)量。脈沖測(cè)距采用規(guī)則的周期重復(fù)信號(hào),并重復(fù)頻率(RPF)高。

調(diào)頻連續(xù)波E+H雷達(dá)物位計(jì)在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)用了按照線性變化的高頻信號(hào),雷達(dá)物位計(jì)的信號(hào)從天線發(fā)出,在被測(cè)量平面反射,回波被天線接收。雷達(dá)物位計(jì)信號(hào)的發(fā)出與回波接收的頻率差被用于進(jìn)一步的信號(hào)處理,頻率差對(duì)應(yīng)于測(cè)量距離。一個(gè)大的頻率差應(yīng)對(duì)于一個(gè)較大的測(cè)量距離。通過(guò)FFT頻率差被轉(zhuǎn)化為頻譜差,進(jìn)而換算出測(cè)量距離。物位與測(cè)量距離的差別取決于空罐的高度。發(fā)射能量很低的極短的微波脈沖通過(guò)天線系統(tǒng)發(fā)射并接收。雷達(dá)波以光速運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)間可以通過(guò)電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)。一種特殊的時(shí)間延伸方法可以確保極短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定和的測(cè)量。
  即使工況比較復(fù)雜的情況下,存在虛假回波,用的微處理技術(shù)和調(diào)試軟件也可以準(zhǔn)確的分析出物位的回波。輸入天線接收反射的微波脈沖并將其傳輸給電子線路,微處理器對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理,識(shí)別出微脈沖在物料表面所產(chǎn)生的回波。正確的回波信號(hào)識(shí)別由智能軟件完成,精度可達(dá)到毫米級(jí)。距離物料表面的距離D與脈沖的時(shí)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(guò)輸入空罐高度E(=零點(diǎn)),滿罐高度F(=滿量程)及一些應(yīng)用參數(shù)來(lái)設(shè)定,應(yīng)用參數(shù)將
  自動(dòng)使儀表適應(yīng)測(cè)量環(huán)境。
  對(duì)應(yīng)于4-20mA輸出。

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