雷達物位計

雷達計采微波脈衝測量，業頻率波段範圍，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。雷達物位計對人體及環境均無傷害，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。

雷達計測量儀市流產品，雷達計導波雷達計。

雷達計射功率低極短微波線系統射收。雷達波速運。運件轉換號。殊延伸確保極短穩精確測量。即存虛假反射，微技術軟體準確析波。輸容器尺寸，空距離值轉換號。儀空倉調試。固測量-頻段頻傳器。號聚焦效非，料倉裝倉壁粘附影響測量。

導波雷達物位計的微波脈衝沿著一根纜、棒或包含一根棒的同軸套管運行，接觸到被測介質后，微波脈衝被反射回來，並被電子部件接收，並分析計算其運行時間。微處理器識別物位回波，分析計算后將它轉換成物位信號給出。由於測量原理簡單，可以不帶料調整，從而節省了大量調試費用。測量纜或棒可以截短，使之更加適應現場的應用。對於蒸汽不敏感，即使在煙霧、噪音、蒸汽很強烈的情況下，測量精度也不受到影響。不受介質特性變化的影響，被測介質的密度變化或介電常數的變化不會影響測量精度。粘附：沒有問題，在測量探頭或容器壁上粘附介質不會影響測量結果。容器內安裝物如果採用同軸套管式的測量完全不受容器內安裝物的影響，不需要特殊調試。可以提供不同形式的探頭用於不同應用：纜式，用於測量液體介質或重量大的固體介質，量程可達60米；棒式，用於測量液體介質或重量輕的固體介質，量程可達6米；同軸套管，用於測量低黏度的介質，不受過程條件的影響，量程可達6米。

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。

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)

z 介質溫度：-40-240℃

z 傳輸距離：感測器和儀錶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

實現了電容式物位計進料一次完成標定的簡易操作；從而 實現了物位測量的強功能與易操作的完美結合，充分體現了我司與時俱進的創新精神和能力。它由感測器和二次儀錶兩部份組成。感測器放在料倉頂，探極垂直伸進料倉內，二次 儀錶放在其他合適的地方。感測器把物位的變化轉變成與之對應的電脈衝信號，遠傳給二次儀錶處理，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

感測器防護等級：IP65

儀錶工作環境溫度： -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）

感測器與二次儀錶的連線及距離：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

檢測範圍： ≤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

二次儀錶外型尺寸： 48（寬）× 96（高）× 112（深）

二次儀錶開孔尺寸： 43+1（寬）× 91+1（高）

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。相關技術的儀錶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，可能會損壞儀錶或把倉頂拉塌掉。重鎚經常有埋錘的問題，需要經常維修，大多數其他機械式儀錶也是這樣。而高粉塵工況又可能會超出非接觸式超聲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面有更好的反射，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，干擾和雜訊很大，因此固體粉料測量中逐漸被淘汰。

雷達和多數的測量儀錶一樣，選型無非是以下三個方面：1、介質特性方面 有無腐蝕性、粘附性如何、磨損力度如何、介電常數如何 等等，根據這些選擇纜繩的類型和儀錶特徵 2、容器、環境特性方面 容器尺寸如何、是否有障礙物或者攪拌、安裝要求如何、量程、結構、環境是否需要防爆 3、控制要求方面要什麼信號輸出？是否需要就地顯示？精度有何要求？分辨力？供電要兩線還是4線？參照下圖左側參數就非常清晰選擇了。

隨著工業自動化發展的須要，儀器儀錶業飛速發展，但是這些內部應用了大量微電器件的智能儀器儀錶，卻在大多具有絕緣強度低、耐電涌身手初等題目。因此智能儀器儀錶的防雷，就顯得十分緊要了，尤其是在雷暴季節，以避免構成龐大散失。

導波雷達液位計儀錶防雷，要從單方面下手，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、獨霸台、電源櫃等，機殼都要用扁鋼毗鄰到共同。儀錶任務電源如24V負端和儀錶信號地、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儀錶信號參考點毗鄰時可否構成等電位。

2、不能忽視智能儀器儀錶的電源防雷眷注。為智能儀器儀錶安裝防浪涌眷注零碎大要或許電涌，以確保儀器儀錶不會超過耐壓極限。電涌眷注器大要在雷暴天氣感應到雷浪涌時，將過載電流匯入大地。

3、為智能儀器儀錶配信任號通道電涌器，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，泄放過壓電涌到大地，確保信號傳輸的安全。

4、定期對智能儀器儀錶的電源零碎接地、匯流條、接地體、電涌器、電源防雷柵等發展搜查和培修，以及及時轉變。

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、KROHNE、EMERSON等。隨著國內雷達物位儀錶的發展，國內雷達物位計已經達到世界水平。

西門子妙聲力過程儀錶有限公司（Siemens MilltronicsProcess Instruments Inc）是西門子集團的下屬機構，主要設計和生產複雜的測量儀器，用於水、廢水、水泥、採礦、化學、研磨、食品及其它過程行業。

德國E+H公司創建於1953年，總部位於瑞士的Endress+Hauser公司(以下簡稱E+H公司)是過程自動化領域的廠商。

德國VEGA公司是物位及壓力測量儀錶的製造商。1989年，德國VEGA公司與天津市自動化儀錶廠合資建立了天津天威有限公司，其總部在天津，並在上海、廣州、成都設有分公司。

北京慧博新銳科技有限公司公司成立於2003年9月，是一家專業從事工業控制現場儀錶、壓力、物位儀錶研製、設計、製造的專業化儀器儀錶公司。

北京合世自動化科技有限公司前身為北京合世科技有限責任公司，成立於1997年，是中關村最早涉足工控領域的企業之一，其公司所生產的的液位計，雷達物位計等在行業內廣泛應用並贏得良好口碑。

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，儀錶安裝在料倉頂部，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鎚的捲尺、維修率高的接觸式儀錶（重鎚探測式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儀錶。

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

世界上的微波（雷達）物位計通有脈衝法（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製的微波連續信號，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。

頻率被調製的信號通過天線向容器中被測物料面發射，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。

脈衝波技術

脈衝波測距是由天線向被測物料面發射一個微波脈衝，

當接收到被測物料面上反射回來的回波后，測量兩者時間差(即微波脈衝的行程時間)，來計算物料面的距離。

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。脈衝測距採用規則的周期重複信號，並重複頻率(RPF)高。

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)。製造商根據自己的技術及國家批准的頻率來設計產品。

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：採用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。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。

調頻連續波雷達物位計在測量過程中應用了按照線性變化的高頻信號，雷達物位計的信號從天線發出，在被測量平面反射，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衝通過天線系統發射並接收。

即使工況比較複雜的情況下，存在虛假回波，用最新的微處理技術和調試軟體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衝並將其傳輸給電子線路：

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）

 HBRD800系列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。

 採用微波脈衝的測量方法，並可在工業頻率波段範圍內正常工作。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：

HBRD800系列智能雷達物位儀錶

類 別 HBRD801 HBRD802 HBRD803

應 用 過程條件簡單，腐蝕性的液體、漿料、固體

比如：

水液儲罐

酸鹼儲罐

漿料儲罐

固體顆粒

小型儲油罐

存儲或過程容器腐蝕性的液體、漿料、固體

比如：

水液儲罐

酸鹼儲罐

漿料儲罐

固體顆粒

小型儲油罐 適應各種存儲容器或過程計量環境，液體、漿料、固體

比如：

原油、輕油儲罐

原煤、粉煤倉位

揮發性液體儲罐

焦碳料位

漿料儲罐

固體顆粒

測 量 范 圍 20米 20米 35米

過 程 連 接 螺紋 法蘭 法蘭

過 程 溫 度 -40-130℃ -40-150℃ -40-250℃

過 程 壓 力 -1.0-3bar -1.0-20bar -1.0-40bar

重 復 性 ± 3mm ± 3mm ± 3mm

精 度 < 0.1% < 0.1% < 0.1%

頻 率 范 圍 6.8GHz 6.8GHz 6.8GHz

防爆/防護等級 EXiaIICT6/IP68 EXiaIICT6/IP68 EXiaIICT6/IP68

信 號 輸 出 4…20mA/HART(兩線) 4…20mA/HART兩線) 4…20mA/HART(兩線)

技術數據：

基本參數 工作頻率：6.8GHz

波 束 角： 24°HBRD801, HBRD802

18°HBRD803 帶DN150法蘭

14°HBRD803 帶DN200法蘭

12°HBRD803 帶DN250法蘭

測量範圍：0…35m

重複性：±3mm

解析度：1mm

採樣：回波採樣55次/s

響應速度：>0.2s(根據具體使用情況而定)

電流信號：4…20mA

精度：<0.1%

天線材質 HBRD801、HBRD802為PP/PTFE

HBRD803 為316L不鏽鋼

通訊介面 HART通訊協議

過程連接 HBRD801 (PP，PTFE天線) ：G1-1/2 316L不鏽鋼，：

HBRD802(棒式天線) ：翻邊法蘭DN50，DN80，DN100，DN150

HBRD803(喇叭口形式天線)：法蘭DN50，DN80，DN100，DN150，DN200，DN250

電源 電源：24V DC(+/-10%)，波紋電壓：1Vpp

耗電量：max22.5mA

環境條件 溫度：－40℃…＋80℃

容器壓力（表壓）－1…40bar

防爆認證 ExiaII C T6

外殼保護等級 IP68

兩線制接線 供電和信號輸出共用一根兩芯導線

電纜入口：2個M20×1.5（電纜直徑5…9mm）

SKRD800系列雷達物位計安裝要求：

● ● 推薦距離:牆至安裝短管的外壁： 離罐壁為罐直徑1/6處，最小距離為200mm。

● ● 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，干擾回波會導致信號丟失。

● ● 如果不能保持儀錶與罐壁的距離，罐壁上的介質會黏附造成虛假回波，在調試儀錶的時候應該進行虛假回波存儲。

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，基本上採用調頻連續波原理。價格昂貴，應用量也有限，故只有少數公司生產，有適用於不同場合的喇叭、拋物面及陣列天線.

（2）用於過程物位監測 由於工業過程種類繁多，儀錶必須適應各種介質，以及不同的溫度、壓力範圍。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。

天線接收反射的微波脈衝並將其傳輸給電子線路，微處理器對此信號進行處理，識別出微脈衝在物料表面所產生的回波。正確的回波信號識別由智能軟體完成，精度可達到毫米級。距離物料表面的距離D與脈衝的時間行程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

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，應用參數將自動使儀錶適應測量環境。對應於4－20mA輸出。

1、影響雷達性能的是介電常數，理論上在真空中雷達衰減極小，當空氣中存在對雷達衰減物質，例如：高介電性的粉塵粉末(石墨，鐵合金等)，水蒸氣很大，測量距離效果要受影響。

2、被測介質的揮發氣體會在天線上聚集，水蒸汽會在天線上聚結，此時會影響雷達波的發射，嚴重時雷達波不能發出。

3、被測介質的介電常數不能太小。

4、儘管溫度和壓力對雷達影響極小，但雷達天線是由材料做成的，雷達可適應溫度的壓力的範圍與使用的材料和密封結構有關。

注意事項l 測量範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，測量範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 最小測量範圍與天線有關。

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