高频雷达物位计的优点及雷达物位计的局限性
雷达物位计的原理是发射能量很低的极短的微波脉冲,通过天线系统发射并接收,雷达波以光速运行,运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号,利用特殊的时间延伸方法可以确保在极短时间内对物位做出稳定和精确的测量。雷达物位计适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量,适用于温度、压力变化大、有惰性气体挥发存在的场合。
与低频率雷达相比,高频雷达有以下优点:
- 高频雷达物位计(主要指26GHz和24GHz)具有能量高,波束角小(一般Φ95的喇叭天线的波束角为8o,而6GHz低频脉冲雷达的喇叭天线直径为Φ246时,波束角为15o),天线尺寸小,精度高等优点。
- 26GHz雷达波长11mm,6GHz雷达波长50mm,雷达测量散装料位时,雷达波反射主要来自料面的漫反射,漫反射的强度与物料大小成正比,与波长成反比,而大部份散装料直径远远小于50mm,这就是为什么目前26GHz雷达是散装料物位测量的最佳选择。
- 在一些直径小高度矮的小罐应用中,6GHz雷达天线长(300-400mm)无形中增大了盲区(大约600mm),由于6GHz雷达方向性差(开角大)在小罐中会产生多径反射;26GHz雷达频率高频,天线短,方向性好,克服了6GHz雷达的缺点,适用于小罐测量。
- 由于现场环境恶劣,随着时间推移,雷达天线会堆积污物、水汽等,26GHz雷达天线小,加天线罩可大大改善污物、水汽影响;6GHz雷达天线大,加天线罩很困难。且仪表较沉重,清理困难。
- 由于26GHz雷达方向性好,很多恶劣工况,可通过简单隔离,将雷达装在容器外进行测量。
雷达物位计目前已成为市场上的主流产品,而低频率雷达物位计尽管具有价格相对低廉的优点,但在主要应用领域中,属于逐渐被淘汰的产品。从超声波物位计的应用中得知,要获得比较好的回波,换能器工作频率大约40KHz,波长大约9mm,这时发射波的开角为7°-8°。工作频率越高,其开角越小,但其量程较小。与超声波类比,雷达物位计要获得上述效果的回波,其工作频率应为26GHz,此时,其波长为11mm。当用口径为100mm的喇叭时,可获得7°-8°开角的发射波。若雷达工作频率是6GHz,则相当于超声波的工作频率为10KHz。而工作频率为10kHz的超声波物位计在物位测量中各项指标都很不理想,特别不适于固体料位的测量。
雷达物位计的的局限性包括以下几点:
- 影响雷达的性能是介电常数,理论上在真空中雷达衰减极小,当空气中存在对雷达衰减物质,例如:含高介电性的粉尘粉末(石墨,铁合金等),水蒸气很大,测量距离和效果要受影响。
- 被测介质的挥发气体会在天线上聚集,水蒸汽会在天线上聚结,此时,会影响雷达波发射,严重时雷达波不能发出。
- 被测介质的介电常数不能太小。
- 尽管温度和压力对雷达影响极小,但雷达天线收材料制约,雷达适应温度和压力的使用范围与所用的材料和密封结构有关。