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如何让雷达物位计实现最佳性能?(下)

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为雷达发射器配置的波束角,不与容器壁或障碍物交叉,这是最理想的情况。

然而,重要的是需要明白,即使波束与障碍物或墙壁相交,这也并不一定意味着安装不会成功。与墙壁相交可能会导致一些能量损失,但往往是无关紧要的。

波束路径中的障碍物可以被映射出来,以便从信号评估中消除其影响。

人们经常认为,如果波束角与容器壁相交,那将不适合于在自由空间雷达中的应用。雷达安装时,波束角不与容器墙壁相交是理想情况,但实际上由于安装喷嘴和其它因素的干扰,导致几乎无法实现。通过选择适当的频率、天线尺寸和容器映射,可以确保大多数应用的成功实施。

测量范围

频率和天线尺寸对测量范围有影响。但被测材料的介电常数和测量的安装条件,对测量范围影响也很大。

低频信号具有较长的波长,比高频信号传输的距离更长。高频雷达发射器可测量范围约为100英尺,对于大多数应用程序而言,这已经足够了。

天线的尺寸和类型也对传输距离有影响。大天线传输的距离比小天线传输的距离更远,能量聚焦也更强。喇叭型天线、“泪珠”型、“抛物线”、杆、和平面天线,都是用来满足不同应用需求和测量范围的天线样式。

雷达发射器的安装条件

即使选择了最好的雷达,如果安装不当,也会造成不良后果。在安装中必须考虑现有的条件。被测材料的介电常数、安装类型、位置和目标表面都会产生影响。

凝结,通常由雷达发射器天线上的水形成,会引发问题。水的介电常数高达80dc。在典型的喇叭形天线中,水滴凝聚在喇叭内部,会引起干扰并影响电磁信号的发射。这种干扰会导致信号中的“噪声”并降低能量。如果凝结的水足够多,会导致雷达锁定近区,导致故障。

为了解决冷凝问题,已经开发出几种特殊的天线设计,来避免“冷凝”的影响。如果在应用条件下必须使用传统喇叭型天线,可以添加一个吹扫管线,以防止雷达凝结或灰尘堆积。因为空气介电强度很低,它不会干扰微波信号。用压力为60至70 psi的空气吹扫,如由电磁阀激活的冲击波,可以保持喇叭的清洁,这是一种常见而行之有效的方法。

一些制造商提供诊断功能来监测耦合区。当凝结或积灰达到一定水平后,可能会干扰信号。这些先进的诊断功能,可以用来进行维护,比如在天线故障前对其进行吹扫工作。提供预防性维护的能力,减少停机时间和应急能力维修需求。

必须考虑容器内部的障碍物。搅拌器、加热线圈、套管、和容器内的其它组件,都可能会干扰雷达传输。80 GHz雷达较窄的波束角,在避免大多数的障碍物方面,效果明显;其余无法避免的部分则需要从信号评估中加以消除,以防止发射器将障碍物视为虚假料位信号。


图2:图中显示了搅拌器信号的包络曲线。

通常,干扰信号会被“排除”掉,因此雷达发射器就会忽略它们。图2显示了排除搅拌器干扰的料位测量信号评估。图2中的红线是返回的微波能量提供的信号。黑线则消除了搅拌器反射的信号,这样发射器就只计算实际的料位信号。对于有效并被视为料位的信号而言,信号水平必定要高于图中所示。

不仅仅是雷达的频率,天线设计、智能算法和安装位置,也对罐体或筒仓料位的成功测量起着重要的作用。越是复杂的和对精度要求高的应用,获取最佳频率和天线的设计就越关键。