雷達波測量儀的工作原理是通過天線系統(tǒng)發(fā)射、接收極短的微波脈沖,將雷達波以光速傳播,工作時間可由電子元件轉(zhuǎn)換為物位信號,采用特殊的時間延展方法,可保證在極短的時間內(nèi)對物位進行穩(wěn)定、準確的測量。雷達物位計適用于液體、漿料和粒料的非接觸連續(xù)物位測量,也可用于溫度、壓力變化大且易揮發(fā)惰性氣體的測量。
高頻雷達相對于低頻雷達有如下優(yōu)點:
高頻雷達物位計(主要指26GHz和24GHz)具有能量高、波束角小(通常采用Φ95的喇叭天線,其波束角8o,而6GHz低頻脈沖雷達則采用直徑24GHz、波束角15o的喇叭天線),其天線尺寸小,精度高。
在26GHz和6GHz兩個波長上分別測量了50mm和50mm的散料位置,在測量散料位置時,主要是通過散料表面的漫反射,散料尺寸與散料強度成正比,散料直徑大部分小于50mm,因此26GHz是目前散料尺寸測量的最好選擇。
對于某些直徑較小、高度較低的小罐應用,6GHz雷達天線長度(300-400mm)無形中增加了盲區(qū)(約600mm),克服了6GHz雷達方向性差(角較大)導致的多徑反射;26GHz雷達頻率高頻,天線短,方向性好,克服了6GHz雷達的缺點,適用于小罐測量。
因為現(xiàn)場環(huán)境惡劣,隨著時間的推移,雷達天線會堆積污物、水汽等,26GHz天線體積小,加天線罩可以大大改善水汽的影響;6GHz雷達天線體積大,加天線罩很難。而且儀器比較重,清洗困難。
因為26GHz雷達的方向性好,許多惡劣的工作條件,可以通過簡單的隔離,把雷達裝在容器中進行測量。
目前,雷達物位計已成為市場上的主流產(chǎn)品,而低頻雷達物位計雖然具有較低的價格優(yōu)勢,但在主要應用領域,都屬于淘汰品。通過超聲物位計的應用,為了得到較好的回波信號,傳感器工作頻率約為40KHz,波長約為9mm,此時發(fā)射波的開角為7°-8°。較高的工作頻率,其開角較小,但測量范圍較小;用超聲波模擬,雷達物位計得到的回波具有上述效應,其工作頻率應為26GHz,此時的波長為11mm。采用100mm口徑口徑時,可以得到7°-8°開角的發(fā)射波。如果雷達的工作頻率是6GHz,那么與超聲相同的工作頻率就是10KHz。但工作頻率為10kHz的超聲物位計在測量固體料位時,其各項指標都很不理想,尤其不適合測量固體料位。
雷達物位計的局限性包括以下幾個方面:
對雷達性能的影響是介電常數(shù),在理論上,雷達在真空環(huán)境下的衰減極小,在空氣中存在對雷達衰減物時,如含高介電粉體(石墨、鐵合金等),水蒸氣量大,測量距離和效果受到影響。
測量介質(zhì)中的揮發(fā)性氣體在天線上會聚集,水蒸氣會聚集在天線上,這時,會影響雷達波的發(fā)射,嚴重時將無法發(fā)射出雷達波。
測量介質(zhì)的介電常數(shù)不能太小。
雖然溫度和壓力對雷達的影響不大,但是雷達天線接收材料的限制,雷達適應溫度和壓力的使用范圍與所用材料和密封結構有關。
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