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非接触式澳门新葡亰平台游戏app的原理和局限性设计以及安装校准介绍

作者: 来源: 发布时间:2020-10-26 17:09:20
 测量原理
       澳门新葡亰平台游戏app应安装在水箱,舱室/笼子或竖管的顶部。该澳门新葡亰平台游戏app经由天线,然后向下行进到产品表面发出的微波。
 
在产品表面,它们被反射回澳门新葡亰平台游戏app的天线。微波在自由空间中的传播速度就是光速(〜300,000 km / s)。
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图–雷达测量原理
两种不同的原理用于测量极短的传输时间:调频连续波(FMCW)和脉冲技术。
 
在FMCW方法发射的微波连续地在一个窄的频率扫描。返回反射的频率与当前正在传输的频率略有不同,并且频率差与距离成正比。
 
由于多次反射,有几个信号混合在一起。因此,澳门新葡亰平台游戏app必须在内部进行FFT计算以确定所有不同的单个频率。
 
此信息用于计算回波曲线,系统可以根据该曲线计算距离。
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该方法包括发射微波能量脉冲。测量需要接收回波反射的时间。
 
该时间是水平仪的图像(即水平仪=速度×时间)。由于具有很高的传播速度(300,000 km / s),澳门新葡亰平台游戏app可以在一秒钟内重复进行数百万次,而各个信号之间没有任何干扰。
 
这些信号是周期性的。因此,传感器在一秒钟内可以看到数百万次相同的回波曲线。
 
一种特殊的采样方法可以将快速回波曲线的时间扩展到较慢的时间范围。
 

图–雷达脉冲原理

 
FMCW和脉冲技术产生相同的结果:回波曲线。过去,“脉冲”技术的较低功耗一直是构建环路供电澳门新葡亰平台游戏app的优势。
 
如今,两种技术都提供相同的性能。在准确性,动态范围,测量范围或响应时间方面,这两种测量原理之间不再存在任何主要差异。
 
澳门新葡亰平台游戏app具有不同的工作频率。为了测量液体,有低频(4.5 – 10 GHz之间)传感器和高频(24 – 27 GHz)传感器。
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注意:雷达频率越高,传感器的雷达角越窄。
 
例如,对于26 GHz雷达和80 mm的天线孔径,波束角约为12°。使用79 GHz雷达和80 mm的天线孔径,波束角仅为约4°。
 
执照
 
应考虑本地许可要求。雷达系统发射射频能量;当超过一定的功率水平时,许多国家/地区都需要根据通信监管机构的许可。
 
局限性
雷达安装需要考虑容器的几何形状,喷嘴位置和尺寸。因此,必须考虑天线的聚焦(波束角)。与具有较高工作频率(24 – 27 GHz)的那些液位计相比,具有较低频率(4.5 – 10 GHz)的液位计更值得关注。
 
需要考虑内部障碍物,例如加热盘管,竖管,搅拌器等。与具有较高工作频率(24 – 27 GHz)的那些液位计相比,具有较低频率(4.5 – 10 GHz)的液位计更值得关注。
 
安装和故障排除可能需要产品制造商特定的培训,以及带有产品制造商软件的笔记本电脑。
 
在24 – 27 GHz的雷达范围内无法测量纯氨,氯乙烯或甲基氯的水平。这是由于相关的气体蒸气会衰减24至27 GHz的波。对于此应用,可以使用4.5 – 10 GHz范围内的雷达。
 
厚而厚的泡沫会对微波产生很大的阻尼作用。在设计阶段应特别注意泡沫的形成。如果过程中产生的厚泡沫导致阻尼过度,则不建议使用雷达。
 
因此,不可能为泡沫应用推荐任何特定的频率。提供了用于泡沫应用的灵敏度更高的传感器。
 
澳门新葡亰平台游戏app可以测量气液界面,但不能测量液液界面。
 
如果产品的介电常数(DC)低于1.4,则必须考虑选择适合应用的传感器或安装座。介电常数DC是产品的介电常数与自由空间介电常数之比。
 
介电常数越高,产品反射的信号越强。产品的介电常数对精度的影响较小,因为它仅改变振幅,而不改变回波曲线上回波的位置,而对测量的可靠性影响更大。参见下图。
 
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使用现代高质量雷达,如今甚至可以测量介电常数zui低的产品,例如液体中的LNG / LPG。
 
对于较旧或更不敏感的澳门新葡亰平台游戏app,可能需要安装一个静止井以测量LNG / LPG。一些产品制造商提供带有特殊电子产品的型号。
 
这种特殊的电子装置提高了灵敏度,可以在不停顿的情况下进行LNG / LPG测量。通常,对于低于DC <1.4的产品,应要求产品制造商的建议。
 
 表–产品介电常数示例
 
注意:由于某些材料的介电常数低,因此可以通过塑料,玻璃或陶瓷进行测量。
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图–雷达测量通过塑料容器的液位
 
选拔
产品表面的强烈湍流能够将微波反射到不同的方向。这也会降低回波幅度。
 
在非常强的湍流中,例如带有强搅拌器的反应堆,必须考虑雷达的安装位置。
 
雷达发射器应位于挡板后面。这使得测量非常容易和可重复。
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无论是在湍流表面上使用雷达,还是要考虑使用静止井或传感器笼。传感器笼或静止井的zui小ID应与雷达喇叭直径相同。
 
蒸气凝结和沉积物会影响雷达的测量性能。在这种情况下,可以在安装法兰中安装必要的伴热管和一块PTFE圆片,以防止积聚在雷达量规上。也可以考虑使用吹扫。
 
在雷达视锥上使用PTFE屏蔽层可防止腐蚀。
 
直接安装在无法关闭的容器上的雷达应配备隔离阀(全孔型)。
 
澳门新葡亰平台游戏app可提供适用于不同应用的各种天线设计和尺寸。
 
澳门新葡亰平台游戏app可提供不同的材料,密封件和外壳,以适应过程条件和环境。
 
在蒸气和泡沫中进行测量时,首选低频(4 – 10 GHz)。
 
高频(25 GHz以上)由于具有更大的安装灵活性,因此在大多数其他应用中更可取。(较小的光束角更易于安装。)
 
高频微波适用于大多数应用,安装注意事项少,光束角窄,可以更轻松地避免干扰,并且由于聚焦能量更大,因此可以提供更长的测量范围。
 
低频微波提供了更长的波长,可以更轻松地穿透泡沫,重蒸气和冷凝水。在某些情况下(当干扰回波位于雷达正下方时),宽波束角可以更轻松地通过干扰。
 
设计
可提供不同的天线尺寸和类型,以适应连接要求。
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图–雷达天线形状
 
有不同的天线尺寸和设计可供选择。直径较大的号角天线是首选解决方案,因为它可以提供更聚焦的波束。但是,天线也需要更多空间,因此过程连接越来越大。
 
封装的号角天线特别适合腐蚀性或腐蚀性应用。与介质接触的weiyi材料是PTFE或PFA(没有密封件或金属部件与介质接触)。
 
安装
澳门新葡亰平台游戏app可以直接安装在容器顶部,而无需任何阀门或立管。如果在雷达需要维护时可以中止过程,则可以使用此安装原理。
 
当雷达安装在喷嘴中时,应在选择天线尺寸之前检查实际的容器或油箱图纸(例如,喷嘴ID可能比预期的要小)。
 
这通常发生在高等级法兰或特定特征(例如长焊颈法兰)中。
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图–雷达直接顶部容器的安装
 
传感器应垂直于表面安装。容器顶部的安装插座应尽可能短。
 
对于带有喇叭天线的仪器,插座的长度应小于喇叭天线的长度。
 
雷达传感器对准
 
图–雷达对准
 
雷达插座或喷嘴雷达安装
 
图–雷达插座或喷嘴雷达安装
 
如果需要接触天线(例如维护/操作),则应使用全通径球阀。
 
注意:非接触式电子测量通常可以在不关闭过程的情况下卸下。
 
这样可以减少对微波的影响,并可以进行可靠,准确的测量。
 
如果需要卸下锥形天线以进行维护(清洁),则使用全通径阀是一种解决方案。无需打开水箱即可更换电子雷达。
 
雷达全通径球阀
 
图–雷达全通径球阀
 
在静止井或室/笼管上安装非接触式雷达传感器时,ID的zui小值应为喇叭直径。
 
注意:如果静止井或腔室/笼子ID不一致,则可以配置特殊参数。
 
静止安装雷达
 
图–使用静井安装雷达
 
使用腔室安装雷达
 
图–使用腔室/笼管安装雷达
 
对于绝缘容器中的应用,建议也将喷嘴,球阀,法兰和仪器的一部分绝缘。
 
这样可以防止在天线和喷嘴上结露和堆积,并提高了测量的可靠性和安全性。
 
浮顶储罐
在某些浮顶应用中,使用雷达而不是液体来测量浮顶可能是有益的,甚至是weiyi的方法。
 
传感器应垂直于表面安装。在此应用中,雷达跟踪屋顶而不是液体。
 
应在雷达中输入一个偏移量,以考虑车顶的厚度。
 
雷达将跟踪水平面直到屋顶腿降落的地方。当支腿降落时,即使水平高度明显降低,雷达也会显示屋顶的位置。
 
雷达液位的精确度受限于屋顶对液体的跟踪程度。密封摩擦会影响屋顶上下移动的自由度。在某些情况下,屋顶在填充和清空过程中可能会粘住,这可能导致测量错误。如果屋顶上积雪很多,则雷达仪表可能会开始测量而不是屋顶上的雪/水。
 
如果将雷达安装在外部浮顶储罐中,则雷达需要获得联邦通信委员会(FFC)许可证。
 
澳门新葡亰平台游戏app具有FCC第15部分许可,该许可对于常规储罐安装有效。在外部浮顶情况下,雷达仪表处于“露天”状态,FFC部件为90;需要提供许可证。
 
该应用程序很简单,可以在线制作。本段与位于美国境内或美国法规为强制性且适用FCC法规的安装有关。
 
如果车顶不平坦,则雷达需要在车顶上安装水平反射器。对于浮桥稍微倾斜的外部浮顶储罐,通常是这种情况。
 
反射器的zui小长度应为50 mm×50 mm(通常使用75 mm×75 mm)。反射器应安装在浮顶上的区域,且金属障碍物应尽可能少,并水平安装。
 
校准和配置
非接触式澳门新葡亰平台游戏appzui初在出厂时已使用初始介电值(例如1.6)进行了校准。
 
干校准:手动调整零和满刻度值。这些刻度值代表要测量的zui小和zui大水平。这些设置可以原位进行或不进行。
湿法校准:必须考虑湿法校准,以考虑由于内部容器形状而引起的所有错误回波。电子记录这些错误的回声。这些错误的回波将被过滤,并且在电平测量期间将不再考虑。湿校准应在实际的低电平下进行,以便检测所有潜在的干扰反射。
 

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