织女星测量传感器
了解雷达传感器的优点和局限性。
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雷达传感器用于测量工业中的液体和固体,从化工厂和炼油厂到预拌混凝土设施和废水处理厂。

雷达技术被广泛应用的一个原因是:它可以提供准确、可靠的液位测量,无需维护或重新校准,而且传感器易于设置。一旦雷达传感器安装正确,它可以提供几年甚至几十年的重要液位控制。

雷达传感器
图1:雷达传感器向被测产品表面发射无线电微波信号,天线接收返回的信号。发射和接收之间的时间量与距离成正比,可以计算成电平测量。(图片由VEGA Americas提供)

雷达液位测量如何工作

雷达水准仪技术利用飞行时间进行测量。雷达传感器安装在容器顶部,从天线系统向被测产品表面发射无线微波,在那里信号被反射回天线。

发射和接收之间的时间量与到产物表面的距离成正比——飞行时间越长,距离就越大。这个距离与储罐、料仓、筒仓或容器的水平成反比,所以距离越大,水平就越低,反之亦然。

聚焦束
图2:频率为80ghz的雷达传感器(黄色部分)比频率为26ghz的雷达传感器(灰色部分)波束角更窄。这种更集中的波束使雷达传感器能够避免任何内部结构,并输出更准确和可靠的测量。

雷达传感器的集成电子器件将测量值转换为模拟或数字信号进行传输。该信号可用于外部显示器或过程控制系统。用于危险区域、过电压保护或无线通信的附加组件可广泛应用于所有工业部门。

雷达制造商不断改进传感器技术和软件,提高了信号强度,提高了测量精度和可靠性。当今许多雷达传感器使用更高的传输频率,利用改进的动态范围,并使用更智能的软件,为用户提供更好的选择和更多功能的可靠液位测量仪器。伟德体育娱乐

最新的高频雷达液位传感器使用80千兆赫(GHz)的传输频率,比上一代使用26千兆赫的雷达有了飞跃。这很重要,因为雷达传感器的波束角度取决于两个因素:天线尺寸和传输频率。

当涉及到天线尺寸时,雷达传感器的微波波束角度是反比的。天线越小,波束越宽,聚焦越弱。相反,更大的天线会有更窄、更集中的波束。

传感器安装在船上
图3:使用80 GHz频率的雷达传感器可以通过各种工艺连接安装,更集中的波束角度使用户在将传感器安装在船只顶部的位置上具有更大的灵活性。

工艺配件不能总是更换;因此,雷达液位传感器的波束角度通常取决于它安装的位置。虽然这可能在某些应用中起作用,但在具有内部组件(如搅拌器或加热盘管)的小型容器或容器中可能是一个障碍。在这些情况下,80ghz雷达电平传感器的性能优于26ghz雷达电平传感器。

具有更高传输频率的雷达传感器具有更窄的波束角,这使得安装更容易,测量更可靠。更集中的信号可以在内部障碍物周围进行测量,并且当更多的微波能量到达被测产品时,雷达传感器接收到更强的返回信号。当与改进的灵敏度配合使用时,用户可以期望获得更可靠、更准确的测量结果。

接收可靠信号

雷达返回信号的强度取决于许多因素。产品表面、产品表面与传感器之间的距离以及产品反射率都起作用。一个激越、湍流的积面更有可能将雷达信号反射到远离雷达天线的其他方向。部分信号丢失可能发生在更远的距离上,这必须在高储罐和发射井中考虑到。最后,并不是所有的产品都能反射无线微波。

可靠的测量
图4:这个雷达传感器正在测量室外露天游泳池的水位。它可以提供准确、可靠的测量,尽管暴露在天气、凝结、灰尘甚至蜘蛛网中。

产品的化学成分通常是信号强度的最大预测因素。导电产品反射几乎所有的微波能量,而非导电产品只反射相同能量的一部分。这种反射特性被称为产物的介电常数。像水这样的高反射产品具有高介电常数,而像石油这样的低反射产品具有低介电常数。

雷达传感器能探测到的信号范围称为动态范围。具有大动态范围的传感器具有足够的灵敏度来记录弱信号和强信号。雷达灵敏度因制造商的不同而不同,甚至在制造商的仪器生产线上,传感器的不同也不同。用户可能会认为高灵敏度雷达更容易受到不必要的微波能量反射回天线所产生的“噪声”的影响。这种不必要的噪音可能来自天线上的积聚或凝结,来自容器内的内部结构,或者来自从容器本身一侧反弹的微波能量。这种噪声会使电平测量失真,但可以通过智能软件过滤掉任何干扰来克服。

FMCW vs.脉冲雷达技术

在比较不同的雷达传感器时,用户可能会发现两种不同类型的雷达液位传感器:调频连续波(FMCW)和脉冲。这是雷达运作的两种不同方法。这两种工作原理使用飞行时间原理输出相同的电平测量,但信号类型略有不同。

FMCW雷达传感器发射连续线性调制信号。接收器和传感器电子监测这种变化强度的返回信号,并确定一个距离输出电平测量。脉冲雷达发射设定强度的奇异脉冲,而接收器和传感器电子监控这些单独的信号返回。

在雷达水位线测量的早期,这两种技术在应用和性能上有很大的差异,每个选项都有自己的优点和缺点。从那时起,两种方法都得到了改进,它们的缺点减少了,技术在功耗、可靠性和成本方面变得更加相似。

因此,在选择现代雷达液位传感器时,这些特性通常不是决定因素。相反,其他改进和特性,如传输频率、动态范围和制造商支持,可以更好地区分雷达传感器。

透空雷达的常用应用

雷达液位变送器用于液体和散装固体的非接触式液位测量,即使在高压和极端温度下。它们可用于简单或腐蚀性液体,适用于有严格卫生要求的应用。雷达液位传感器测量轻和重散装固体具有无可置疑的可靠性,即使存在灰尘和噪音,也不会受到积聚或凝结的影响。

雷达液位传感器的优点

透空雷达液位传感器最显著的优点是非接触式测量,而且没有活动部件。这意味着用户不必担心液位传感器被腐蚀性或苛刻的产品损坏,并且无需持续维护。

雷达传感器不受产品性能波动或工艺条件变化(如温度、压力或高粉尘环境)的影响。这是因为雷达传感器使用无线微波进行测量,很少有过程变量会干扰无线电波的飞行,使这种类型的传感器成为液位测量的可靠选择。

使用透空雷达传感器的另一个好处是,可以在船只使用时进行初始设置和调整。在不停机的情况下安装水平仪可以节省时间,避免停机成本。

限制

透空雷达功能强大,为用户提供了许多好处,但这并不意味着它是所有液位测量应用的解决方案。对于初学者来说,用户必须在油箱顶部有一个连接来安装雷达液位传感器。连接不必很大,但必须存在。

在大量泡沫的应用中,雷达也并不总是正确的解决方案。无线微波可以直接被泡沫吸收。然而,并不是所有的泡沫都是一样的,所以用户在选择技术之前,与他们的仪器供应商讨论他们的液位测量应用始终是一个最佳实践。

过程测量仪器的资深人士可能会说,雷达对于伟德体育娱乐某些行业来说太贵了,无法进行如此大的投资,但这已经不再是事实了。随着技术的发展、改进和多样化,用户现在可以找到专为习惯于低成本仪器仪表的行业设计的具有成本效益的雷达传感器。伟德体育娱乐

在寻找非接触式液位测量时,雷达技术应该是每个人的首选。雷达传感器比以往任何时候都更加集中,使其成为可靠的选择,即使是在有障碍物的船舶或需要隔离阀的应用中。

一些仪器仪伟德体育娱乐表制造商正在将80 GHz技术的卓越焦点与令人难以置信的灵敏度和智能软件相匹配,因此用户可以测量反射性能较差的产品,并消除不必要的噪声中的返回信号。

此外,目前的高频雷达天线尺寸更小,使雷达能够到达以前认为不可能到达的地方。改造和安装现在更便宜更简单。

过去避开雷达的用户应该重新考虑一下,目前依赖老式雷达的用户可能要考虑升级到高频雷达。雷达技术自诞生以来已经取得了长足的进步,如今的传感器可以提供更准确、可靠的液位测量。

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