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雷达液位计的测量原理及与超声波的比较

      雷达液位计所采用的微波是一种电磁波,在传播的过程不需要传输媒介的传递,因此基本上不需要考虑挥发性气体和蒸汽、温度、压力(真空)、甚至粉尘的影响。而且,由于是基于回波反射测距的原理(TOF),对雷达液位计来说,不存在磨损等问题,因此基本不需要维护;顶部安装的方式也使安装更加方便;而且由于微波的特性,相对其它液位测量方式,它的精度一般都能达到0.1%(全量程)的精度。由于雷达液位计具有这些不可比拟的优点,越来越多的储罐用户开始采用雷达液位计来替代其他技术。
  雷达液位计又称微波液位计(Radar),是取英文词组“RAdio Detection And Ranging”的词头字母而来的缩写词。微波物位计朝一个目标发射电磁波,电磁波井发射后返回发射源。安装在发射源处的接收器捕获到反射波,并把它与发射波作比较,确定目标的存在和它到发射源的距离。
  目前市场常见的微波物位计采用的工作原理主要有FMCW(连续调频)和脉冲两种。
  FMCW雷达液位计采用线性的调制的高频信号,一般都是采用10GHz或24GHz微波信号。它是一种基于复杂数学公式的间接测量方法,由频谱计算出物位距离。天线发射出被线性调制的连续高频微波信号并进行扫描,同时接收返回信号。发射微波信号和返回的微波信号之间的频率差与到介质表面的距离成一定比例关系。
  脉冲雷达液位计,与超声波技术相似,使用时差原理计算到介质表面的距离。设备传输固定频率的脉冲,然后接收并建立回波图形。信号的传播时间直接与到介质的距离成一定比例。但是与超声波使用声波不同,雷达使用的是电磁波。它利用好几万个脉冲来 “扫描”容器并得到完整的回波图。
  雷达液位计的典型波段为 5.8 GHz、10GHz、24GHz。通常我们称5.8GHz(或6.3GHz)的频率为C波段微波;10GHz的频率为X波段微波; 24GHz(或26GHz)的频率为K波段微波。
  由于雷达液位计的增益系数和波束角的大小和微波的波长以及雷达液位计的喇叭口尺寸大小有关系。因此,越来越多的雷达液位计制造商开始研发采用高频率微波技术来改善雷达液位计的性能。同时,采用高频技术后,可以在提高雷达性能的同时,大大缩小天线的尺寸,使安装更加方便。

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