一.概述: 物位測量的儀表在選型時,與壓力或流量測量等儀表有很大不同。這是因為物位測量的現場情況千差萬別,而生產商又很難設計出能滿足所有工況應用的物位儀表。隻有充分了解儀表特點及現場應用條件,才能正確選擇所需要的產品,同時充分發揮儀表的測量性能。
在非接觸式物位測量儀表中,一般有超聲波物位計和雷達物位計兩種,而後者占有主要的地位.這是因為雷達技術的應用近年來獲得了快速發展.雷達物位計中高頻頭和天線是眼睛,回波處理是物位計的大腦。雷達物位計發出的電磁波遇到被測介質被反射,反射回波的質量反映了物位計應用效果。回波質量定義為*小回波幅度(在*惡劣條件下回波幅度)與*大噪聲幅度(虛假回波、多徑反射波等的幅度)之比。回波質量數值越大,物位計測量效果越好。
雷達物位計的回波質量主要受以下因素影響:
1.傳播介質的介電常數,該常數越穩定越有利於傳播。雷達波是電磁波,電磁波在傳播過程中不受傳播介質穩定程度的影響,隻與其介電常數有關。這是雷達技術與超聲波技術的重大區別。
2.被測介質表麵狀況,表麵越平整,其介電常數越大,則越有利於回波反射。
所以考慮現場情況時,應特別注意這兩個方麵:1.天線到被測介質間空氣介電常數的分布。2.被測介質的表麵狀態及其介電常數。
雷達物位計的優點是:不受空氣波動影響,隨距離衰減小,穿透力強。
同時雷達物位計也存在一定的局限性;其一,影響雷達物位計的性能是介電常數,在真空中雷達衰減極小,當空氣中存在影響雷達衰減的物質時,例如:含高介電性的粉塵粉末(石墨,鐵合金等),水蒸氣等,其測量距離和效果都會受到影響。其二,如果被測介質的揮發氣體在天線上聚集,或水蒸汽在天線上聚結,此時,就會影響雷達波發射,嚴重時可導致雷達波不能發出。其三,被測介質的介電常數不能太小。其四,盡管溫度和壓力對雷達影響極小,但由於雷達天線是由不同材料做成,雷達物位計可適應溫度和壓力的範圍取決於其天線所使用的材料,以及物位計本身的密封結構。
在超聲波物位計的應用中,要獲得比較好的回波,換能器工作頻率大約40KHz,波長大約9mm,這時發射波的開角為7°-8°。工作頻率越高,其開角越小,量程相對也較小。與超聲波物位計相比,雷達物位計要獲得上述效果的回波,其工作頻率應為26GHz,此時,其波長為11mm。當用口徑為100mm的喇叭時,可獲得7°-8°開角的發射波。如果雷達物位計的工作頻率為6GHz,則相當於超聲波的工作頻率為10KHz。而工作頻率為10kHz的超聲波物位計在物位測量中各項指標都很不理想,不適於固體料位的測量。
二,雷達物位計的種類及應用:
雷達物位計目前已成為市場上的主流產品,主要分為脈衝雷達物位計和導波雷達物位計。低頻脈衝雷達物位計盡管具有價格相對低廉的優點,但在主要應用領域中,屬於逐漸被淘汰的產品。
與低頻脈衝雷達物位計相比,高頻脈衝雷達物位計在應用過程中有以下優點:
1.高頻雷達物位計(主要指26GHz和24GHz)具有能量高,波束角小,天線尺寸小,精度高等優點。
2.26GHz雷達波長11mm,6GHz雷達波長50mm,雷達物位計在測量散裝料位時,雷達波反射主要來自料麵的漫反射,漫反射的強度與物料大小成正比,與波長成反比,而大部份散裝料直徑遠遠小於50mm,這就是目前26GHz雷達是測量散裝料物位*佳選擇的原因。
3.在一些直徑小而高度並不是很高的小型罐的應用中,6GHz雷達天線長(300-400mm)無形中增大了盲區(大約600mm),另外由於6GHz雷達方向性差(開角大)在小罐中會產生多徑反射;而26GHz雷達頻率高,天線短,方向性好,克服了6GHz雷達的缺點,適用於小罐測量。
4.由於現場環境惡劣,隨著時間推移,雷達天線會堆積汙物、水汽等,26GHz雷達天線小,附加天線罩可大大改善因汙物、水汽造成的影響;6GHz雷達天線大,加天線罩很困難。且儀表較沉重,清理困難。
5.由於26GHz雷達方向性好,很多惡劣工況,可通過簡單隔離,將雷達物位計裝在容器外進行測量。
冶金行業的工況相當複雜,各個工序的對於物位測量的要求均不相同:同時測量介質的性質;測量介質的溫度、壓力;防爆、防護等級;測量環境有無粉塵、蒸汽和泡沫;容器罐、池、料倉、料庫的幾何尺寸及安裝位置都會對所使用的儀表有不同要求。因此,儀表選型前必須對使用的工況環境做認真、詳細了解和分析,必要的情況下要到使用現場做實地勘查,才能保證獲得*佳的使用效果。
在選擇雷達物位計時首先要考慮天線材質和頻率的不同。其頻率主要有6GHz和26GHz兩種;但6GHz雷達物位計已經屬於淘汰產品,應用時盡量選用26GHz高頻雷達物位計。