直徑為42m 的沉降槽是我廠氧化鋁拜耳法生產(chǎn)工藝流程中的一個(gè)重要設(shè)備。由于其直徑巨大，液位控制要求非常準(zhǔn)確才能滿足各項(xiàng)工藝技術(shù)指標(biāo)要求， 因此， 對(duì)其液位測(cè)量的度提出很高的要求。沉降槽內(nèi)介質(zhì)的工況比較復(fù)雜，環(huán)境溫度高，蒸汽密度大，腐蝕性強(qiáng)，結(jié)疤現(xiàn)象嚴(yán)重，加之介質(zhì)密度不恒定，導(dǎo)致傳統(tǒng)的儀表（如吹氣式液位計(jì)和超聲波液位計(jì)）無(wú)法正常測(cè)量。直到采用了江蘇久久儀表有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為FMR23 l的雷達(dá)液位計(jì)， 又稱微波物位測(cè)量?jī)x， 問(wèn)題才得到較好的解決。本文將詳細(xì)介紹雷達(dá)液位計(jì)的原理、

特點(diǎn)及應(yīng)用。

l 雷達(dá)液位計(jì)的原理

1．1雷達(dá)液位計(jì)的構(gòu)成

雷達(dá)液位計(jì)是一種“俯視式”時(shí)間行程測(cè)量系統(tǒng)， 所采用的是非接觸式模式，測(cè)量由傳感器探頭到介質(zhì)表面的距離， 不同的距離對(duì)應(yīng)不同的液位。它主要由電源、天線、收發(fā)收裝置、信號(hào)處理器、操作面版、顯示、報(bào)警等幾部分組成。

1．2 雷達(dá)液位計(jì)的工作原理

發(fā)射一反射一接收是雷達(dá)液位計(jì)的基本工作原理。雷達(dá)傳感器的天線以波束的形式發(fā)射zui小為5．8GHz的雷達(dá)信號(hào)， 發(fā)射波在被測(cè)物料表面產(chǎn)生反射， 反射回來(lái)的回波信號(hào)仍由天線接收。發(fā)射及反射波束中的每一點(diǎn)都采用超聲采樣的方法進(jìn)行采集。信號(hào)經(jīng)智能處理器處理后，得出介質(zhì)與探頭之間的距離， 送終端顯示器進(jìn)行顯示、報(bào)警、操作等。微波測(cè)距示意圖如圖2。圖中：E為

空槽（罐）的高度；F 為滿槽（罐）的高度：D為探頭至介質(zhì)表面的距離；L為實(shí)際物位。

 

雷達(dá)脈沖信號(hào)從發(fā)射到接收的運(yùn)行時(shí)間與探頭到介質(zhì)表面的距離D 成正比， 即：

D=ct／2

式中：t為脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔；C為波形傳播速度。因空槽距離 已知，故實(shí)際物位的距離三為：

L=E-D

式中：E的基準(zhǔn)點(diǎn)是過(guò)程連接的底部。

一束雷達(dá)波的發(fā)射時(shí)間為lns，每隔277ns天線系統(tǒng)發(fā)射一束脈沖信號(hào)，脈沖波束的頻率為3、6MHz。

在發(fā)射的時(shí)問(wèn)間隔里， 天線系統(tǒng)作為接收裝置使用。儀表分析、處理運(yùn)行時(shí)問(wèn)小于十億分之一秒的回波信號(hào)， 并在瞬間進(jìn)行分析處理。

雷達(dá)傳感器利用特殊的時(shí)間間隔調(diào)整技術(shù)將3 600000／s回波信號(hào)進(jìn)行放大 定位，然后進(jìn)行分析處理， 因此雷達(dá)傳感器可以在0．1s內(nèi)分析處理這些被放大的回波信號(hào)， 而無(wú)須像其它雷達(dá)測(cè)量技術(shù)（如FMCW）那樣，要花費(fèi)很多時(shí)間來(lái)分析頻率。

2 雷達(dá)液位計(jì)的特點(diǎn)

雷達(dá)液位計(jì)zui大的特點(diǎn)是在惡劣條件下功效顯著。無(wú)論是有毒介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)， 還是固體、液體或粉塵性、漿狀介質(zhì)，它都可以進(jìn)行測(cè)量。探頭幾乎不受溫度、壓力、氣體等因素的影響（500℃時(shí)影響僅為0．018％，50bar時(shí)為0．8％）。

在測(cè)量方面，具有以下特點(diǎn)：（1）連續(xù)準(zhǔn)確地測(cè)量。（2）對(duì)干擾回波具有抑制功能。（3）準(zhǔn)確安全， 節(jié)省能源。微波幾乎不受干擾，在真空、受壓狀態(tài)下都可進(jìn)行測(cè)量， 而且極其準(zhǔn)確安全， 可靠性強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中， 雷達(dá)液位計(jì)的發(fā)射功率特別小， 通過(guò)金屬容器外壁就可將雷達(dá)信號(hào)*屏蔽。雷達(dá)液位計(jì)所采用材料的化學(xué)性、機(jī)械性都相當(dāng)穩(wěn)定， 且材料可以循環(huán)利用，環(huán)保功效。（4）無(wú)需維修且可靠性強(qiáng)。雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量部分無(wú)可動(dòng)部件， 且沒(méi)有磨損，與測(cè)量介質(zhì)不直接接觸，幾乎可以被應(yīng)用于各種場(chǎng)合。由于材料的使用， 對(duì)情況極其復(fù)雜的化學(xué)、物理?xiàng)l件都很耐用，可以提供準(zhǔn)確可靠、長(zhǎng)期穩(wěn)定的模擬量或數(shù)字量的物位信號(hào)，且輸出信號(hào)在任何時(shí)間都可重復(fù)。（5）維護(hù)方便，操作簡(jiǎn)單。雷達(dá)液位計(jì)具有故障報(bào)警及自診斷功能。根據(jù)操作顯示模塊Vu3 30提示的錯(cuò)誤代碼分析故障， 及時(shí)確定故障予以排除，使維護(hù)校正更加方便、準(zhǔn)確，保障儀表的正常運(yùn)行。（6）適用范圍廣， 幾乎可以測(cè)量所有介質(zhì)。從槽罐體的形狀來(lái)說(shuō)， 雷達(dá)液位計(jì)可以對(duì)球罐、臥罐、柱形罐、圓柱椎體罐等的液位進(jìn)行測(cè)量；從罐體功能來(lái)說(shuō)，可以對(duì)儲(chǔ)罐、緩沖罐、微波管、旁通管中的液位進(jìn)行測(cè)量；從被測(cè)介質(zhì)來(lái)說(shuō)，可以對(duì)液體、顆粒、料漿等進(jìn)行測(cè)量。

    雷達(dá)信號(hào)是一種特殊形式的電磁波， 其物理性能與可見(jiàn)光相似。雷達(dá)信號(hào)能否被反射，取決于2個(gè)因素：被測(cè)介質(zhì)的導(dǎo)電性及被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)。所有導(dǎo)電的介質(zhì)都能很好地反射雷達(dá)信號(hào)，其傳感器可以測(cè)量所有介電常數(shù)大于1．5的介質(zhì)（空氣的介電常數(shù)=1）。介質(zhì)的導(dǎo)電性越好， 或介電常數(shù)越大， 回波信號(hào)的反射效果越好。即使介質(zhì)的導(dǎo)電性不是很好，也能被準(zhǔn)確測(cè)量。

3 雷達(dá)液位計(jì)的應(yīng)用

3．1安裝注意事項(xiàng)

（1）天線應(yīng)平行于測(cè)量槽壁，以利于微波的傳播。

（2）安裝位置距槽壁距離應(yīng)大于30cm， 以免將槽壁上的虛假信號(hào)誤做回波信號(hào)。但也不能裝在中心位置， 以避免產(chǎn)生相干波，影響測(cè)量結(jié)果。

（3）盡量避開(kāi)下料區(qū)、攪拌器等干擾源， 使波束范圍內(nèi)無(wú)固定物，提高信號(hào)的可信度。

（4）接管直徑應(yīng)小于或等于屏蔽管長(zhǎng)度（100mm或250mm）。

3．3參數(shù)設(shè)定

VU330上有+、-、V、H4個(gè)鍵可以很方便地進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。取V0H1=空槽參數(shù)E（6.2m）；VoH2=滿槽參數(shù)F （5．8m）。其技術(shù)選擇參數(shù)A有4個(gè)范圍，在V H 中進(jìn)行選擇：O：0～7m，適用于液位變化緩慢的槽子；l：0～1．5m， 適用于液位變化較快的小槽子：2：0～7m， <l 0，適用于非導(dǎo)電介質(zhì)（如汽油）的液位測(cè)量；3：0—20m，適用于在大型儲(chǔ)料罐應(yīng)用。根據(jù)沉降槽的實(shí)際情況， 選取A=0。在V H，中選擇測(cè)量單位m，設(shè)定即告完畢， 回到V H 狀態(tài)即可進(jìn)行測(cè)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述分析可知， 雷達(dá)液位計(jì)在性能上有著其它物位計(jì)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。能為生產(chǎn)的正常運(yùn)行提供可靠的保證。其在我廠的成功應(yīng)用， 解決了物位測(cè)量這一棘手問(wèn)題，應(yīng)用前景非常廣闊。