导波雷达液位计工作原理
导波雷达液位计就是时域反射原理来进行测量的,测量过程我们分为信号传播和整个测量系统来作介绍。
导波雷达信号传播示意图如图2-4所示。
在机械机构上,仪表的表头内部的收发电路会通过同轴射频接插件和同轴电缆相连。同轴电缆的另一端将会在法兰的位置与同轴导波杆连接。导波杆则是直接插入到罐体的介质内,导波杆的末端与罐底底部则是有一段距离的。
根据左图可以看到,电路板输出的脉冲信号会通过同轴电缆,再在同轴导波杆上进行传播。由2.1节的介绍,在同轴电缆和导波杆的连接处会首先发生断路,进而一部分信号会产生一个顶部回波信号,但是仍有一部分信号还会继续沿导波杆传播。当信号与被测液体表面接触时,其阻抗特性会发生变化,其一部分也会被反射,会再产生-个真正的液位回波信号。也会有另外一部分信号仍然会继续向下传播,终会损耗在不断发射中。液位计可以判断出液位回波和顶部回波之间的时间差,根据这个时间差,我们用单片机进行计算就可以得到液位的高度。
根据右图所示,在罐体为空的时候,没有液位就不会发生液位回波信号,但是仍然会有顶部回波信号,而且在导波杆的底部会断路而产生一个的底部回波信号。
假如罐体内有两种不同的介质,由于密度不同这两种介质会分别存在于液体的上部和下部。如果这两种介质的介电常数大不相同,那么就可以通过回波的不同来判断两种介质的分界面,进而也可以得出这两种)质的不同高度。由于脉冲信号是通过导波杆传播,导波杆上的空气、气态的凝结不会影响性能,因此可以长时间测量低介电常数的产品。
一般情况下被测液体的介电常数越大回波信号也就越强,也就更容易检测出液位,比如水比丁烷更容易测量。
导波雷达液位计的优点
1、能耗低。信号能量非常小,为信号至液面往返传输提供一条快捷高效的通道,信号的衰减保持在***小限度,因而可用以测量介电常数非常低的介质液位;另外由于导波雷达耗能小,供电回路不是单独的交流供电,从而大大节省了安装费用。
2、信号在传输中不受介质波动和储罐中的障碍物等的影响,因而仪表所接收到的返回信号能量相应较强,而且返回信号中的干扰性杂散信号极小,基本对测量信号无影响。
3、介质介电常数的变化对测量性能影响不大,导波雷达和常规雷达一样,采用传输时间来测量介质液位,信号自介质表面或水面反射回传的时间一样。不同的只是信号幅度的差别,普通雷达需考虑介质的影响,比较难辨识真正的液位信号,而导波雷达仅需测量电磁波的传输时间即可,无需信号的处理和辨别。
4、介质密度的变化不影响测量,介质密度的变化影响浸没于介质中物体所受到的浮力,但不影响电磁波在波导体中的传播。
5、雾气和泡沫不影响测量,由于电磁波不通过空间传播,因而雾气不会引起信号的衰减,泡沫也不会对信号进行散射而损失能量。
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