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脉冲串雷达

脉冲雷达液位计发射出脉冲信号到液体表面,通过超高速定时采样电路测量从液体表面反射回来的时间。

复杂的信号处理过滤器会过滤掉虚假反射信号以及背景噪音。正确的液位会通过设定好的罐体高度和其它组态信息被计算出来。电路工作没有任何暂停周期,非常节能高效。这使得雷达液位计可以跟踪高液位变化率的液体,变化率最高可达每分钟4.5米。

  在目前常用的两种非接触式雷达技术中,Magnetrol采用脉冲串雷达而不是调频连续波(FMCW)来进行雷达液位测量。 脉冲串雷达在时域中运行,不需要进行FMCW所需的复杂和昂贵的处理。

  由于回波在时间上是离散的和分离的,所以脉冲串雷达在对无关回波进行甄别并选择由真实液位反射的回波方面更有效率。 脉冲串雷达也具有出色的平均值特性,这在那些返回信号受到下面“雷达的3D要素”中描述的应用中非常重要。

  脉冲串雷达与普通的传输宽带能量的单一尖锐(快速上升时间)波形的真正脉冲设备不同,它发射的是6 GHz或26 GHz能量的短脉冲串,并测量从液面反射信号的传播时间。 然后利用以下公式计算距离:

  距离= C×传播时间/ 2,(其中C =光速)

  液位值是从罐高和其他配置信息推算而来的。用于计算距离和液位值的准确参考点就是传感器参考点 – 它位于NPT螺纹的底部,BSP螺纹的顶部或法兰端面。

 

雷达的3D要素

雷达应用受到三个基本条件的影响:

(1)过程介质的介电常数Dielectric;
(2)应用的距离或测量范围Distance; 和
(3)可能衰减或扭曲雷达信号的各种干扰Disturbances。

  低介电常数可以削弱雷达的回波信号,从而减少仪表的有效测量范围。 即使对于低介电常数,脉冲串雷达也能提供准确的测量结果;然而,在介电常数非常低的情况下,如液态气,燃料和溶剂,或存在沸腾和/或闪蒸的情况下,导波雷达(GWR)可能是雷达技术中更好的选择。

  脉冲串雷达的距离或测量范围与所选天线类型,介质介电常数和信号干扰有关。 由于湍流,泡沫,虚假目标(导致虚假回波的内部罐体障碍物),多次反射(来自罐顶的反射)或高的液位变化率而引起的干扰可以削弱,散射或增加雷达信号。 非常高和非常低的液位也可能是有测量问题的。

信号处理

雷达的信号处理功能至关重要,因为雷达也有类似影响光线的干扰效应。 事实上,仪表信号处理的质量,就是当今的前沿雷达变送器与其他雷达变送器的区别所在。

脉冲串雷达通过其复杂的信号处理能力从假目标和其他背景回波中提取真实的液位信号。 脉冲串雷达电路是非常节能的; 所以不需要担心负载会影响有效测量。 因此,脉冲串雷达还可以有效跟踪高速率变化的液位,这是其他回路供电雷达变送器无法实现的。脉冲串雷达有一个强大的虚假目标识别和排除程序,正确安装也能最大限度地减少错误的目标反射的影响。

 

天线

变送器的天线发射和接收雷达信号。 每个天线的最大测量范围主要取决于介电常数和液面波动程度。 喇叭天线可测量低至1.4的介电常数,而棒状天线的最小介电常数为1.7。

 

优点

脉冲串雷达能够准确可靠地测量各种工艺条件下的各种介质,从平静的产品表面和水基介质到湍流表面和腐蚀性碳氢化合物介质。作为非接触式仪表,脉冲串雷达的探头不会受到与过程介质接触时产生的复杂情况的影响,如粘性介质挂料或腐蚀性化学物质侵蚀。测量范围越大,脉冲串雷达越证明自己是经济的解决方案,因为接触式探杆的成本受杆长的影响。雷达实际上不受温度,压力,蒸汽的存在或容器内的空气流动的影响。比重,电导率或介电常数的变化对测量精度也没有影响。作为100%的电子仪器,没有可动部件意味着低维护成本;作为一个两线制回路供电设备,也大大简化电源要求和安装要求。