雷達(dá)基礎(chǔ) v1.0課件

1、01/04/2011Xingeng LiSlide 1雷達(dá)物位計基礎(chǔ)01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 2內(nèi)容介紹n 測量原理n 雷達(dá)物位計的型號及參數(shù)n 現(xiàn)場安裝注意事項n 應(yīng)用舉例要求掌握的內(nèi)容要求掌握的內(nèi)容 雷達(dá)物位計的測量原理 產(chǎn)品的型號，及相應(yīng)的特點與區(qū)別 主要的應(yīng)用場合 根據(jù)實際的工況進(jìn)行選型01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 3雷達(dá)物位計01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 4測量原理01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 5微波基礎(chǔ)概念n 微波（即所謂的雷達(dá)波）是電磁波n

2、電磁波是一種以電場與磁場的交替振蕩傳播能量的形式n 電磁波波譜01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 6微波基礎(chǔ)波段n 微波的波段n C波段：48GHzn K波段：1826.5GHzn E+H雷達(dá)液位計所用的頻率n 6GHzn 26GHz01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 7微波基礎(chǔ)極化n 電磁波是電場與磁場的交替變化，其方向是相互垂直的n 電場的方向稱為極化方向n 為了減小測量的干擾，需要讓電場方向避開容器壁n 我們的每個雷達(dá)液位計上都有安裝標(biāo)記01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 8微波基礎(chǔ)微波的性質(zhì) 微波（雷達(dá)

3、）物位測量利用的兩個主要性質(zhì)：01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 9微波的傳播n 微波的傳播不依賴于介質(zhì)的存在n 真空、氣體或液體n 微波在空氣中傳播時，速度近于真空中的速度：光速n 微波在空氣中的傳播速度幾乎不受氣體溫壓變化的影響n 微波在液體中的傳播速度受液體介電常數(shù)的影響01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 10微波的傳播能量的損耗n 微波在介質(zhì)中傳播時會產(chǎn)生損耗。距離越長，能量越小。n 空氣中存在粉塵顆粒、小液滴時，一部分能量被散射。n 由天線發(fā)射出的微波具有一定的波束角，傳播距離越遠(yuǎn)，單位面積上的能量越小距離01/04/2011T

4、oF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 11微波基礎(chǔ)反射n 微波與光一樣，都屬于電磁波，都能夠發(fā)生反射、折射n 波阻抗：n 波阻抗主要與介質(zhì)的相對介電常數(shù)有關(guān)n 電磁波在相對介電常數(shù)不同的界面上發(fā)生反射n 兩種介質(zhì)的相對介電常數(shù)相差越大，反射越強rZ0001/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 12微波基礎(chǔ)反射n 介質(zhì)的相對介電常數(shù)對雷達(dá)液位計的測量影響比較大，在實 際應(yīng)用中需要注意考慮空氣：空氣：1 1介質(zhì)（液體）相對介電常數(shù)液化氣1.2液氯1.8甲苯2.5油3鹽酸4.6三氯甲烷5.5石油17.8水81介質(zhì)（固體）相對介電常數(shù)白水泥1.43塑料顆粒1.8糖1.8石膏1

5、.9沙子2.6大米3.5硫酸鹽4銅礦石6敞開空間的敞開空間的測量極限：測量極限：1.61.601/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 13微波的發(fā)射和接收01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 14微波的發(fā)射和接收天線01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 15天線、高頻模塊顯示/輸出模塊去往上位機電子模塊超聲波信號將測量值轉(zhuǎn)換為輸出信號雷達(dá)物位計的組成信號強度/時間信息各種補償算法生成波形圖（包絡(luò)線）各種分析算法，確定回波物位值計算線性化計算01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 16雷達(dá)液位計的組

6、成高頻模塊A/D轉(zhuǎn)換器微處理器輸出 天線01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 1701/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 18儀表型號及參數(shù)01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 19雷達(dá)物位計的分類n 按頻率n 6GHzn 26GHzn 按測量介質(zhì)n 液體n 固體01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 20雷達(dá)物位計型號FMR230FMR231 FMR240 FMR244FMR245FMR250頻率6GHz26GHz最大量程（液體）20m40m/70mN/A最大量程（固體）N/A30mN/A70

7、m*精度10mm (0.1)10mm*, 3mm, (0.03)30mm* 15mm (0.03)精度（增強模塊）N/A30mm*, 15mm, (0.04)N/A最高耐溫+400C+150C+150C+130C+200C+200C最大耐壓160bar40bar40bar3bar16bar16bar輸出420mA HART, PROFIBUS PA, FF01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 21產(chǎn)品型號及特點FMR240n 基本型n 喇叭天線n 天線口徑：n 40mm/1.5”n 50mm/2”n 80mm/3”n 100mm/4”01/04/2011ToF 基礎(chǔ)X

8、ingeng LiSlide 22產(chǎn)品型號及特點FMR244n 用于簡單工況n 密封天線，受冷凝影響小n 天線口徑：n 40mm/1.5”n 80mm/3”n 實際應(yīng)用中不推薦40mm喇叭01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 23產(chǎn)品型號及特點FMR245n 用于惡劣、腐蝕性強的工況n 密封天線，受粘附/冷凝影響小n PTFE材質(zhì)，抗腐蝕性強n 天線口徑：n 50mm/2”n 80mm/3”01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 24產(chǎn)品型號及特點FMR230n 6GHzn 喇叭天線n 可耐高溫標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)XT (增溫)280C100 bar316

9、L陶瓷陶瓷石墨石墨HT (高溫)400C160 bar316L陶瓷陶瓷石墨石墨150C64 bar316LPTFEVitonEPDMKalerz01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 25產(chǎn)品型號及特點FMR231n 桿式天線n 適于開口小的罐n 天線不靈敏區(qū)長度：n 100mmn 250mm01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 26產(chǎn)品型號及特點FMR24x 與 FMR23x 的比較型號FMR24xFMR23x頻率26GHz6GHz最高精度3mm10mm最高耐溫+200C+400C最大耐壓40bar160bar功率發(fā)射功率更大，波束集更中-

10、-短管要求天線直徑小桿式天線，適于特殊場合導(dǎo)波管安裝- -效果更好01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 27產(chǎn)品型號及特點FMR250n 專用于固體物位測量n 喇叭天線n 拋物面天線（ 4 ）n 可調(diào)整天線指向角度n 能夠外接起源進(jìn)行吹掃01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 28產(chǎn)品型號及特點FMR25001/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 29應(yīng)用01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 30影響雷達(dá)物位計測量的因素n 接收的信號強度n 微波的傳播速度n 傳播時間的確定n 虛假信號01/04/

11、2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 31影響測量的因素信號強度n 微波的能量：高頻模塊天線大小/波束角粘附，冷凝安裝短管n 實際測量距離 + 36dB+ 36dB新高頻模塊01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 32影響測量的因素信號強度n 微波的能量：高頻模塊天線大小/波束角粘附，冷凝安裝短管n 實際測量距離 + 36dB+ 36dB新高頻模塊01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 33影響測量的因素信號強度n 傳播中的衰減：粉塵，蒸汽n 界面情況：相對介電常數(shù)泡沫、顆粒大小表面波動，安息角01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xin

12、geng LiSlide 34雷達(dá)物位計的量程01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 35雷達(dá)物位計的量程01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 36影響測量的因素微波的傳播速度n 微波在空氣中傳播，速度近似等于光在真空中的速度n 微波在空氣中傳播的速度受溫度、壓力等的影響可以忽略不計可忽略 測量誤差（%）(空氣, 20C)可忽略 測量誤差（%）(空氣, 1 barabs)真空01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 37影響測量的因素介質(zhì)表面情況（傳播時間）n 介質(zhì)表面情況n 平靜表面n 波動n 泡沫n 固體顆粒n 安息角

13、01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 38影響測量因素虛假回波n 罐壁上的障礙物n 多重回波01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 39安裝注意事項罐頂安裝位置n 盲區(qū)n 避開罐內(nèi)的障礙物/進(jìn)料口n 不能裝在罐頂?shù)闹行奶巒 不能距離罐壁太近n 理想安裝位置：距離罐壁1/6直徑01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 40Micropilot M FMR240 Storage Tank with Heatingn Product: fat (DC 2.0)n Tank: 10 m high / 4 m diametern H

14、eating coils: 3.5 mn Nozzle: DN80 n Device: FMR240n Small beam angle of 26 GHz means lesseffects of obstaclesFMR240 - 26 GHzFMR231 6 GHz 01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 41Micropilot M FMR240 Alcohol Storage Tankn Product: Alcoholn Tank: 5 m highn Storage tankn Nozzle: DN80n Device: FMR240 (DN80 ante

15、nna)n 26 GHz are the ideal solutionfor storage tanks01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 42Micropilot M FMR240 Storage Tankn Product: palm oil, fatty acid, n Tank: 15 m highn Nozzle: DN100 n Device: FMR240, DN100 antennan FMR240 with remote display for comfortable access at thetank bottom01/04/2011ToF 基礎(chǔ)

16、Xingeng LiSlide 43Micropilot M FMR240 Oil-Water Separatorn Product: oil (small DC)n Tank: bullet 2m diametern Device: FMR240, DN100 antennan The small beam angle of 26 GHzis ideally suited for bullet tanks01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 44Micropilot M FMR240 Bitumenn Product: Bitumen (small DC)n Tan

17、k: bullet 3 m diametern Device: FMR240, DN100 antennan The small beam angle of 26 GHzis ideally suited for bullet tanks01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 45Micropilot M FMR245 Hydrochloric Acidn Product: HCl (high DC)n Tank: bullet 2.8 m diametern Device: FMR245, DN80 antenna,PTFE platedn The small bea

18、m angle of 26 GHzis ideally suited for bullet tanksn PTFE plating for aggressive media01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 46Micropilot M FMR231 Bullet Tanksn Product: Ammonium Hydroxiden Bullet tanksn Nozzle: DN80 n Device: FMR231 (PTFE)n FMR231 PTFE antenna due to chemical compatibility01/04/2011ToF 基礎(chǔ)

19、Xingeng LiSlide 47Micropilot M FMR240 High Nozzlesn Product: Esther (small DC)n Tank: 5 m height / 2.5 m diametern Storage tankn Nozzle: DN150, Height: 300 mm in Ti H280 n Device: FMR240 (DN100 antenna)n High nozzles have no effecton 26 GHz.01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 48Micropilot M FMR245 Bulle

20、t Tank with Ball Valve Full bore ball valve!n Bullet tankn Ball valve DN80n Device: FMR245 DN80 antenna (flush mounted, PTFE plated)n Easy cleaning without processinterruption01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 49Micropilot M FMR245 High Nozzlesn Small vessel with agitatorn Temperature: max. 60C n Tank:

21、 600 mm height / 500 mm diameter n Nozzle: 400 mm high (in Ti H thus measurement from outside through a PTFE platen Device: FMR240, DN100 antennan The small beam angle ensures areliable measurement even in case of build-up at the tank wall01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 53Micropilot M FMR240 Measure

22、ment from Outsiden Medium: Vinegar (high DC)n Tank: 4 m highn Vessel material: fibre glassn Device: FMR240 DN80 antenna n Measurement from outside requires no additional nozzle 01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 54Micropilot M Glass VesselH15 cm6StehbolzenKondensat undAnsatzbildungschwchendas Mesignaln

23、 Product: sensitive flavouring substancesn Glass vessel, Ex-Zone 0/1n Device: FMR240 DN100 antenna Beam angle: 8n Micropilot M has a free-field approval: a measurement from outside is no problem.01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 55Micropilot M FMR240 Small Tanksn Application: distillation sumpn Produc

24、t: Fluoric Hydrogenn Tank: 200 mm high / 150 mm diametern Device: FMR240n Antenna: DN40n The small antenna and the 1 “ threat make measurements in small vessels possible!01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 56Micropilot M FMR240 Liquid Sulphur n Product: liquid sulphurn Storage tank: 2.5 m diametern Temp

25、erature: 130Cn non conductive build-upn Device: FMR240 (DN80 antenna)n S/N approx. 20dB despite build-up01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 57Micropilot M in Bypass01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 58Micropilot M FMR245 PTFE Lined Bypassn Product: sulphuric acid 96%n Bypass 3“, PTFE linedn Measuring range

26、: 1.75 mn Device: FMR245 (DN80, PTFE plated)n26 GHz in bypass show no reflections at the side taps01/04/2011ToF 基礎(chǔ)Xingeng LiSlide 59Micropilot M FMR230 Agitatorn Product: solvents (small DC)n Tank: 3.2 m highn Temperature: 180Cn 3 stage agitatorn Heating coils n Device: FMR230 (DN200 antenna)n 6 GHz for turbulent surface01/04/2011ToF