淺析雷達液位計

常見故障和處理方法:

雷達是利用電磁波傳播中的折射性和快速性開發(fā)的空間測距電子儀器，z首次用于防衛(wèi)和航空導航。 隨著科學技術的普及，雷達被用于工業(yè)和民間領域，產生了許多型號的產品，應用于工業(yè)生產中水平測量的雷達水平計就是其中的一種。

雷達液位計

測量原理

雷達液位計的測量原理與軍用雷達相同，用電磁波的直線傳播特性測量周圍空間的空間距離，即被測物與雷達的直線空間距離，具體是工業(yè)生產中從液體液面測量雷達天線的空高。 通過配置雷達液位計，可以設定從雷達天線到容器底部的垂直距離，可以根據測量的液面高度計算液體的液面高度。

測量原理公式為H=L-CT/2

c是電磁波的波速，t是從發(fā)射電磁波到接收電磁波所花費的時間，l是雷達天線的容器距離z下端的垂直高度，h是被測定液體的高度。

工業(yè)中液位的測量與軍需航空數十百公里的空間測量不同，生產中的液位的測量距離小，高范圍的水箱液位的測量也是一百二十米的垂直高度，這種距離空間對光速傳播的電磁波可以忽視，所以上述測量方式難以實現(xiàn)。 因為人類不能制造出不費時間的電路處理儀表。

為了將雷達測距應用于工業(yè)中的液位測量，制造商使用高頻電波并使用啁啾連續(xù)測距方法來改變從天線發(fā)射的電磁波的頻率，以及通過計算兩者的頻率差(不同于當時的天線發(fā)射頻率)來在空間中傳播電磁波

雷達液位計

的構造

廠家生產的雷達液位計形式不同，但總體部件基本一致，主要包括電路部分(雷達波發(fā)生器、信號檢測、信號處理)、天線、接收機和附件殼體三部分。 天線把雷達液位計分為波導雷達和普通雷達兩種。

波導雷達液位計

波導雷達在電磁波發(fā)射器下設置金屬波導體，使高頻電波沿著金屬體垂直向下傳播，電磁波碰到被檢測物質的液面時，電磁波在接觸面反射，沿著波導體垂直返回雷達水平計天線內部的接收機，處理電路進行分析計算，求出被檢測液體的液面高度。 根據金屬波導，波導雷達分為電纜式和桿式。

電纜式波導雷達的波導體是柔性的不銹鋼鋼絲，在其末端加上金屬重物，金屬絲在被測液體中垂直延伸到容器底部，防止絲在使用中浮動彎曲。 這種結構的雷達液位計主要用于下水箱、零水箱等地面以下的水平測量。

棒式波導雷達的波導體根據波導棒和天線進行各種分類，有金屬棒式波導雷達、穿過金屬管的喇叭式天線式波導雷達、帶旁路測量筒的波導雷達。 這些波導雷達主要用于高于地面的水箱液位測量和生產設備的塔式水箱測量旁通管的液位。

普通雷達液位計

普通雷達液位計

天線只是電磁波的收發(fā)裝置，發(fā)射電磁波后通過氣相自由傳播，雷達水平計的電磁波高頻微波信號的發(fā)散傳播性差，而且被測定液體距雷達水平計的高度小，其電磁波傳播過程可以看作是垂直傳播，所以該雷達水平計是垂直傳播 與波導雷達相比，波導體節(jié)約成本，設置容易，在罐等高液位測量中得到了很多應用。

根據天線廠家的不同，制作了不同型號的雷達液位計，適應了不同的狀況環(huán)境。 工廠使用的普通雷達液位計天線有喇叭口、水滴形(防止液體揮發(fā)凝結)、偏心型(防止多重反射電磁波干擾)、廣口喇叭口(氣相介質衰減電磁波) 4種。

電路處理部

根據雷達液位計

處理電路的復雜度分為雷達液位計或單向測量的正常模式和復用處理信號的總線模式。 多路復用信號處理不僅能處理雷達電磁波測距的液位信號，還能處理測溫電阻體的溫度測量信號，通過總線可連接多臺雷達液位計，通過一條總線遠傳控制室內。 適用于油罐許多布局分散的中型油罐系統(tǒng)液位測量，節(jié)省了傳輸電纜的鋪設和費用。

雷達液位計故障分析與處理

雷達液位計

從測量原理來看是高精度的測距儀，雷達液位計的制造商也大大介紹了雷達液位計的優(yōu)點。 例如可用于過程中對揮發(fā)性氣體、高溫、高壓、蒸汽、真空、高粉塵等苛刻環(huán)境的要求，可連續(xù)測量不同水平，但實際使用中雷達液位計出現(xiàn)了許多問題，不能使用。

雷達液位計電磁波選擇依據

從雷達液位計測量原理可以看出，雷達液位計測量過程的中心在電磁波傳播過程的頻率變化范圍內，天線受到的雷達波頻率是水平測量的重要依據。

雷達液位計

在從所使用的天線到被測量液體的液面的空間間隙中充滿各種頻率的電磁波，由于這些電磁波大部分通過各種反射、折射而向天線內部的接收機傳播，所以雷達液位計的接收機所接收到的電磁波是一系列的大量不同頻率的電磁波。

如何從這種雜亂的電磁波中選擇實際液面反射的電磁波，是雷達水平計能正確測量液面水平的關鍵，需要頻率選擇電路。 基于所接收的電磁波的能量，測量頻率選擇電路的選擇的依據。

電磁波傳播過程中氣相介質、被測介質的反射折射、金屬容器壁等物質的碰撞吸收、能量減弱，反射次數越多能量損失越大，通過的距離越長能量損失越大。 由于電磁波垂直于被檢液體的液面發(fā)射，因此該電磁波在被檢液面的反射率z大(折射率z小)，可近似全反射，被檢液體在液面的能量損失，全部的電磁波回波損失z小。 垂直于被檢液面的空間距離是所有電磁波傳播中z較短的距離，該反射的電磁波在氣相空間傳播中能量損失也較小，因此在兩點被檢液面反射的電磁波的能量在所有電磁波譜中z較大，因此雷達水平計的頻率選擇電路求出被檢液的空高，被檢液的高度

雷達液位計使用中的問題

雷達液位計的電磁波選擇頻率知道返回接收機的電磁波能量的大小是雷達液位計的電磁波選擇頻率的依據，從而決定雷達液位計測量的正確性。 在正常使用中，如果被檢測液體反射的電磁波的能量不是z高的電磁波，則雷達水平計會選擇其他不現(xiàn)實的電磁波頻譜，在這種情況下，被檢測水平會發(fā)生失真。

這種現(xiàn)象的原因大致分為以下幾點

另一方面，被檢液體和雷達天線之間的間隙中有大面積的反射物，電磁波到達液面之前被反射。 造成這種現(xiàn)象的主要原因是:

1 .被檢容器的內部有混頻器、加熱線圈、線路等金屬物體，如果這些金屬體露出被檢液體的外部，而且電磁波處于垂直傳播的方向，則混頻器旋轉中的漿液旋轉時，電磁波會被早期反射，被檢液位變高。

2 .雷達液位計的設置場所過于接近容器壁，或者不垂直，或者與被檢液面接觸，在電磁波傳播中照射到容器內壁而提前反射的電磁波在被檢液面的反射過程中原來的道路沒有返回(斜光的情況)，因此雷達液位計無法檢測反射電磁波的液面反射的電磁波因多重反射而能量損失較多，頻率選擇

二、波導體(繩、桿)有帶子，電磁波沿波導體傳播中，在不到達液體之前碰到波導體上的帶子反射，產生虛假的液位。 安裝的波導管不是垂直的，而是雷達液位計，電磁波傾斜地進入波導管的內壁，發(fā)生容器的內壁那樣的反射和多重反射，產生測量變形。

三、在被檢液體與雷達天線之間的間隙中，氣相介質的蒸汽濃度過大，電磁波在空間中傳播，能量損失過大，反射波無法到達雷達液位計的接收機。

被檢液體有加熱要求，在上部安裝攪拌機的情況下特別嚴重，被檢液體在加熱攪拌中蒸汽持續(xù)揮發(fā)，因此高濃度的介質蒸汽充滿液面以上的空間，該微小的液體粒子不僅對電磁波產生漫反射，還吸收大量的電磁波能量，使電磁波大幅衰減，雷達天線不能接收回波信號

被檢液體中含有水分時，揮發(fā)的水蒸氣使電磁波的吸收能更加嚴重。 由于水蒸氣具有容易凝結的特性，氣相空間中所含的水蒸氣在罐上的罐壁附近凝結，聚集形成大水蒸氣滴，溢出液位上方的空間，對電磁波具有強吸引作用，電磁波的能量衰減無法到達雷達接收機，雷達液位計完全失去了功能。

四、雷達液位計的天線上附著了贓物，電磁波發(fā)射后立即被反射，沒有發(fā)射。 在這種情況下，即使使用防止結露的水滴型天線，雷達液位計的突然故障也不可避免。

附著在雷達液位計天線上的盜竊品，由于被測量介質的揮發(fā)升級加重，被測量液體的間隙中充滿了大量的氣相蒸汽，其附著在雷達液位計天線上，特別是容易凝結的高粘度介質，雷達液位計容器的上部溫度低， 揮發(fā)的介質蒸汽容易凝結附著在雷達天線上，電磁波的發(fā)射變得困難，情況嚴重時介質被天線燒焦，天線破損。

如果相同的被檢測介質中含有水分，則水蒸氣容易附著在天線上，不能發(fā)出電磁波，雷達液位計完全不起作用。

五、雷達液位計

電路中的保護措施。 雷達液位計高科技儀器昂貴，需要儀器本身的安全保護，廠家在電路上設置了很多保護措施。 例如過溫保護、低電壓保護、高電平保護、運行故障保護及數據保持、誤鎖等電平檢測保護措施。 這些防護措施在日常使用中，如雷達液位計出現(xiàn)問題，安全保護工作，雷達液位計停止工作，查明故障原因，取消恢復的雷達液位計正常使用。 保護功能由廠家設置，集成度高的保護措施很多。 像公交式多功能雷達液位計一樣，其自身的防護措施非常多，日常維護必須非常熟悉。

雷達液位計的故障及處理

雷達液位計常常在日常使用中出現(xiàn)故障，其故障大致可分為四類。 數據不變，數據突然z變大，數據突然為零，數據不會大幅偏離實際值或變小而變化。 這些故障無法根除，只能解決問題。 根據日常維護的工作經驗，先按照難的順序總結如下

1 .斷電重啟

雷達液位計

本身有很多防護功能，在正常運行中雷達液位計本身出現(xiàn)故障保護的情況下，可以重新開始停電，這種情況下，雷達液位計內部的故障消除，再次接通電源后有可能恢復正常。 該處理方法適用于高液位測量的油罐雷達液位計的維護。 結果，高十幾米的水箱爬到水箱上處理雷達水平計算不是一件簡單的事情，在地面上能夠解決之前就能夠解決。

2 .通過面板消除故障

停電恢復仍無法解決故障時，在現(xiàn)場實際觀察故障，在雷達液位計的面板上首先觀察錯誤代碼的有無、故障保護措施的有無，在面板上清除時，在恢復后觀察雷達液位計是否正常。

3 .制作空白光譜

雷達液位計的測量原理是檢測接收到的電磁波頻譜，如果被測液體和雷達天線之間的間隙存在強電磁波反射或干擾，雷達液位計將該反射的雷達波作為實際液面的雷達反射波處理的可能性高，得到錯誤的液面水平顯示。

處理該故障時，利用雷達液位計內部的軟件功能，進行空譜檢測。 如果設定比實際液面高的空高距離，雷達水平計檢測出空高中的所有反射電磁波頻譜，在電路中切斷接收到的高能的頻譜電磁波，則檢測出真正的液面反射電磁波，可以得到真正的液面水平。

1 .拆下雷達液位計，擦拭天線

這是雷達液位計z后的處理步驟，前面的3個處理方法也無法消除雷達液位計的故障時，請拆下雷達液位計，看天線的污染狀況，去除污染。 這之所以是z后的手段，是因為現(xiàn)場使用的雷達液位計測量的媒體通常含有對人體有害的物質，絕對不能拆除。 拆卸雷達液位計時，應采取安全措施，堵住雷達液位計的安裝口，尋找減少被測物質蒸汽揮發(fā)的護罩，必要時佩戴防毒面罩和呼吸器。

雷達液位計

高精度毫米級液位測量儀，雖然沒有可動部件壽命長等優(yōu)點，但實際應用時會產生各種問題，這些故障問題與其他液位測量儀不同，偏離真值的只有很小的范圍。 雷達液位計的問題是毀滅性的，因為z大、z小、死亡人數少或不變，所以在雷達液位計的實際使用中需要熟練掌握修理技能，所以本文希望對于使用雷達液位計的人有所幫助。

受試者復雜，高溫高壓腐蝕，泡沫、攪拌、蒸汽等多種原因嚴重破壞，雷達液位計頻繁故障，儀表維護量大，嚴重影響生產裝置。 因此，有必要了解雷達液位計的日常故障問題及其處理方法。 其次，儀控希望能整理好雷達液位計故障問題的處理方法，對大家有所幫助。

1 .檢查供電是否正常

生產現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)雷達水平計水平上升到一定值后變化非常緩慢，應立即檢查雷達水平計供電情況是否正常，相關人員在日常維護中也應詳細檢查雷達水平計供電情況，檢查供電后是否有正常輸出 液面水平變化緩慢或完全沒有變化，因此需要在*時間內檢查設備的保險絲是否燒壞，如果沒有電流輸出，基本上可以判斷儀表有問題，因此必須根據情況進行更換或修理。 此外，應在儀表調整的一環(huán)加強管理，避免儀表參數設定不正確而影響生產。 相關人員也應加強日常維護工作，定期進行停運檢查，保證雷達液位計正常運行。

2 .檢查通信設備是否正常

當發(fā)現(xiàn)通信設備不正常時，通過安裝雷達調整軟件，可以讀取雷達的設定數據，監(jiān)視雷達傳感器的狀態(tài)。 主要雷達傳感器可以正確判斷反射回波和偽回波的區(qū)別，檢查反射波的強度是否達到規(guī)定的基準，如果上述測試沒有問題，則需要檢查其他電子部件，如果判斷為雷達液位計的通信單元損壞，則根據情況更換部件，進行雷達液位計的通信 相關人員在日常維護工作中，還應加強雷達液位計通信狀況的檢測，可以利用雷達調節(jié)軟件訪問信號線，利用調節(jié)器維護雷達液位計通信設備。

3 .使用溫度

為了正常測量雷達液位計，必須保證雷達液位計的內部溫度在50℃以下。 一般情況下，雷達液位計應用于測量高溫介質。 因此，雷達液位計的殼體由耐熱性強的材料制成，一般雷達液位計的內部不超過50℃。 內部的電子零件超過這個數值的話，不能用冰水冷卻。 冰水不僅可以冷卻冷卻，還可以麻痹雷達液位計。 用紫銅管將少量風吹入雷達報頭，科學上可以降低雷達液位計的內部溫度。

4 .顯示值不正確

顯示值不正確是雷達液位計常見的問題，顯示值不正確的原因是初始設定的對比度不適當或顯示模塊的卡片未正確連接，相關人員應該盡量避免該問題，一旦發(fā)現(xiàn)顯示值看不見，就可以使用“顯示值不正確”這一點。 必須檢查雷達液位計的初始設定，深入檢查顯示模塊的卡是否正常連接，雷達液位計的輸出電流超過22mA時，可以判斷雷達液位計的顯示模塊故障，泰國 如果輸出電流不足3.5mA，則可以判斷雷達液位計的電子模塊故障，需要及時更換雷達液位計的電子模塊。

5 .顯示錯誤信息

雷達液位計

另一個系統(tǒng)通常會顯示錯誤消息，并且通常需要在數據存儲終止之前先斷電，以進行驗證復位并重新定位這些故障的原因。 如果檢查復位并重新定位后仍然發(fā)出警報，則需要更換雷達液位計的電子模塊。

6 .天線的污垢、結晶

輕臟油罐發(fā)生故障時，應首先考慮天線可能被污染、結晶，處理方法是切斷電源后，安裝適當的防護器具，取下雷達傾斜放下，用抹布擦去污垢和結晶，注意天線不要彎曲損傷，輕放，不要擦鐵器

7 .漫反射

如果液面水平低或沒有液面水平，則z大的原因是在測試容器的底部有支架、管道或過程中產生蒸汽，被雷達波漫反射，液面水平無法正常工作，在這種情況下，過程液面水平正常后重新啟動可能會自動恢復。 蒸汽引起的漫反射會在溫度正常時自動恢復。

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