什么是雷达液位变送器频率范围?用户在选购雷达液位计时,经常会遇到不同的规格和型号,其中最常见的是不同的测量频率,例如8GHz、26GHz、80GHz、120GHz等等。它们都是雷达液位计,为什么频率会有如此大的差异?不同频率的产品各有什么优缺点?希望通过本文的介绍,您在选购雷达液位计时,能够根据自身的工作条件选择合适的产品。

雷达液位变送器频率范围

雷达液位变送器频率范围分类

雷达液位变送器是一种基于电磁波发射和反射接收原理来判断物料液位的测量仪器。根据发射信号的类型,雷达液位变送器可分为脉冲雷达液位变送器和调频连续波雷达液位变送器两大类。

脉冲雷达是基于时域反射计 (TDR) 进行测量的。 即雷达天线发射以光速传播的高频脉冲电磁波。

当雷达液位发射器的脉冲遇到被测介质表面时,部分脉冲会被反射形成回波,返回到脉冲发射装置。发射装置与被测介质表面之间的距离与脉冲的传播时间成正比。通过计算即可得到液位高度。

调频连续波雷达是基于调频连续波(FMCW)的频率差。 即雷达采用同步调频技术。 发射器和接收器安装在顶部。

发射器发射微波信号,其频率已线性调制到液体表面。 当微波信号向下传播到液体表面并被反射回接收器时。 由于时间延迟,传输信号的频率发生变化。 雷达波通过的距离是通过接收到的反射波和发射波之间的频率差来计算的。

一般来说,调频范围越大,测量距离越远,线性度越好,分辨率也越高。

微波是指频率范围为300MHz至3x103GHz的电磁波,其对应的波长范围为0.1mm至1m。 这一段电磁频谱包括分米波(频率范围300MHz~3GHz)、厘米波(频率范围3~30GHz)、毫米波(频率范围30~300GHz)和亚毫米波(频率范围(300MHz~3x103GHz))四个波段.

市面上常见的雷达有近两年出现的6GHz、26GHz和80GHz三种。6GHz雷达的波长为50mm,26GHz雷达的波长为11mm,两者均为厘米波雷达,属于工作在厘米波频段的微波雷达。80GHz雷达的波长为4mm,属于工作在毫米波频段的毫米波雷达。

不同频率雷达液位变送器的比较

导波雷达液位计的频率一般为 6.3GMHz 和 8GMHz,即厘米波雷达波。

就工作原理而言,导波雷达与通过空间传播电磁波的常规雷达非常相似。

导波雷达液位变送器的基本原理是电磁波的时域反射。

通过这个原理,可以发现埋在墙内的埋地电缆和高处电缆断口。

测量电缆断头时,TDR发生器发出的电磁脉冲信号沿电缆传播,遇到断头时会产生测量反射脉冲。

同时,基波脉冲也是由接收器中预置电缆全长的阻抗变化引起的。

与基本脉冲相比,反射脉冲可以准确测量断头的位置。

导波雷达液位变送器的优势:

  1. 抑制蒸汽和泡沫的能力强,不影响测量。
  2. 高性能、高精度、高可靠性、低维护、长寿命。
  3. 固体材料的孔隙率不受液体密度、温度和灰尘的影响。

导波雷达液位变送器的缺点:导波雷达液位变送器是一种接触式雷达,一般不能用于对卫生要求较高的场所,例如食品、生物和制药行业。

脉冲雷达液位变送器的频率一般为26GGMHz,即厘米波雷达波。

高频脉冲雷达用于调制具有窄脉冲的微波源信号。 在介质表面反射后,固定频率(即载波频率)的脉冲波以光束的形式发射出去。

脉冲的时间进程决定了从发射天线到介质表面的距离。

对于普通脉冲雷达,精度一般可以达到±3~±10mm;

对于普通脉冲雷达,射程一般可达30M;

对于普通脉冲雷达,测量介质的挥发、结晶等物理特性可能会影响;

脉冲雷达液位计的优点:

  1. 一体化结构,非接触式喇叭。
  2. 测量范围大,测量误差小。
  3. 先进的多功能软件可以消除搅拌器或其他障碍物的干扰,不受温度、灰尘和蒸汽的影响。
  4. 应用范围广,主要用于 储油罐、沥青储罐、石油液化气、反应釜、石化工业污水罐和钢铁工业高炉炼钢的连续液位测量、酿造过程中的测量。 食品工业、制药 液位测量 也广泛应用于其他领域。

脉冲雷达液位计的缺点:

  1. 最经济的脉冲微波 水平仪 使用辐射角较大(约55.8°)的6.3GHz或30GHz,容器壁或内部元器件易产生干扰回波。
    虽然增大喇叭天线的尺寸可以略微减小发射角。 但由于体积增大,使用起来不方便。
  2. 当罐内有搅拌器时,当出现管道等障碍物时,这些障碍物也会反射电磁波信号,从而产生假 液位 信号。
  3. 当液面出现波动并出现气泡时,情况就变得更加复杂。 信号散射与传输分离或吸收大部分能量。 这会导致返回到的信号很弱或没有信号 雷达物位计接收天线.

连续波雷达液位变送器的频率一般为 80GMHz、120GMHz、毫米波雷达波。

频率调制连续波雷达,信号从天线发出,被测介质反射后由天线接收回波。

传输的信号频率与回波接收到的频率差成正比。

FFT后,将频率差转换为频谱差,再转换为测量距离。

总量程减去测量距离即为实际液位。

对于FM CW雷达,精度可达±1mm。

对于调频连续波雷达,最大测距可达1000M以上。

调频连续波雷达具有波束角小、能量集中、穿透力强等优点,适用于液位剧烈波动和搅拌等恶劣环境。

调频雷达液位变送器的优点:

由于调频连续雷达本身的特点,与脉冲雷达相比,具有盲点小、干扰概率低等优点。

此外,系统的雷达可以同时进行测速、测距、测角等操作,可以获得丰富的目标定位信息。

值得注意的是,雷达差频输出信号的频率较低,降低了信号处理的硬件设计难度。

调频连续波雷达可广泛应用于车辆防碰撞、液位测量、辅助泊车和生命体征检测等场景。

雷达的成功研制是为了国民经济。 对国防事业的发展起到了极大的促进作用。

目前主要使用1200毫米波雷达Ghz频段,大大减小了天线尺寸,不断提高产品集成度。

使用120GHz结合透镜天线,雷达波束角可收窄至4°。 内部测量接近激光雷达,抗干扰性能比激光雷达好很多。

调频雷达液位变送器的缺点:

雷达液位计的制造成本相对较高。

脉冲/调频雷达天线由不锈钢和聚四氟乙烯(PTFE)制成,PTFE的最高工作温度为200℃,最大压力为4MPa。当导波雷达由不锈钢和陶瓷构成时,最高工作温度为400℃,最大压力为40MPa。

低频雷达液位变送器仍然是低频雷达液位变送器的首选,不能完全被替代。

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雷达液位变送器频率范围对测量的影响

雷达液位计通过天线发射电磁波。电磁波频率越高,能量越大;波长越短,散射现象越明显。反之,能量越低,波长越长,能量越不容易被气相层吸收。

对于相同尺寸的天线,波长为1.2cm、频率为26GHZ的液位传感器比波长为6cm、频率为3GHZ的液位传感器增益高10倍。 (备注:天线增益是表示定向天线辐射集中程度的参数)。

雷达液位计的整体波束宽度与其工作频率成反比。因此,对于相同直径的天线,如果提高雷达液位计的频率,其波束宽度将小于低频设备的波束宽度,而窄波束可以最大限度地减少喷嘴、罐壁和干扰的影响。

同时,雷达液位计的测量范围也受到频率、天线尺寸、液体介电常数和工艺条件等因素的影响。

特色雷达液位变送器

雷达液位变送器频率范围在应用上的区别

肮脏和被污染的环境

长期使用,天线上积累的污垢和污染物会影响雷达信号的强度和方向。 对于高频信号,覆盖天线的任何污垢都会吸收更多的能量,并且波束的方向可能会改变。 这会导致信号强度损失。 因此,低频和中频技术更合适。

带有冷凝水和/或蒸汽的储罐

冷凝水和蒸汽会导致产品表面的反射被水滴的“噪音”掩盖。 这对于高频信号来说是一个更大的问题。 所以中低频技术是更好的选择。 应始终避免使用具有平坦水平表面的天线以防止冷凝。

高蒸汽和搅拌

务必选择80G毫米波雷达料位计。80G雷达料位计具有高发射频率、良好的穿透力,且不受蒸汽影响。2°的发射角可有效避免搅拌叶片的干扰。独特的回波跟踪算法可避免在高料位时读取多个回波。

具有湍流、波浪和涟漪的应用

大型罐体中的工艺液体表面经常会出现波浪和涟漪。 这种湍流对高频测量尤其不利。 低频和中频电平仪器发出更长的波长,使其性能更好。

泡沫应用

与灰尘和冷凝水一样,液体表面的泡沫层会吸收雷达信号,使精确测量变得更加困难。低频最适合用于啤酒、糖蜜或乳胶等浓稠泡沫。对于较稀的泡沫,中频效果良好。高频技术应避免用于泡沫测量。

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散装液体储罐

许多散装储罐采用浮顶式设计,需要通过静压管进行液位测量。低频雷达因其对管壁积垢的敏感度较低,常用于此类应用。但对于并非完全笔直的储罐和管道,高频雷达则难以胜任。

中小型集装箱

这些船只通常高达 20 米 (m),并且经常面临具有挑战性的条件。 例如冷凝、污染、湍流和泡沫。 中频技术是这个坦克的一个很好的选择,因为它结合了小型天线和良好的可靠性。

小罐/桶

在大约 0.5 至 1.5 m 高的小型水箱中,喷嘴的尺寸和位置可能会受到限制。 短测量范围和对小型天线的需求意味着 HF 和 MF 技术是这些应用的有吸引力的选择。

固体水平

测量固体含量时,最佳频率取决于具体应用。低频和中频适用于粉尘、冷凝水和粗颗粒固体。高频则适用于细粉。

冷凝对于高频雷达来说通常是一个挑战。 但是对于固体,会出现另一个问题:冷凝与某些类型的固体结合会导致材料快速堆积。 这很快就会堵塞小喷嘴开口并覆盖高频雷达的小天线。

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更多液位测量解决方案

雷达液位计因其独特的优势而深受广大用户的青睐。无论是有毒介质、腐蚀性介质还是固体介质,它都能承受各种严苛的测量条件,保持稳定可靠的工作。即使是液体、粉尘或浆状物料介质,也能实现稳定、精确的测量。

什么是雷达液位变送器的频率范围?希望通过本文,您能对此有更深入的了解。在选择适用于不同液位测量应用的非接触式雷达液位变送器时,频率范围的选择至关重要。

经过多年的经验总结,我们总结了雷达液位变送器频率范围应用方面的差异。

日期 测量蒸汽 和泡沫,和凝结水,首先选择低频雷达。
在大多数其他应用中,高频雷达是首选,因为它易于安装。 较低的频率降低了对蒸汽、泡沫和天线污染的敏感性。
低频雷达具有更宽的波束速度角,可以更好地处理蒸汽、灰尘、冷凝水、污染和湍流表面。
更高的频率可以最大限度地减少对喷嘴、罐壁和扰动的影响。

如果您需要选择雷达液位变送器,或者对雷达液位变送器的频率范围仍有疑问,请随时联系我们的销售工程师。

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