導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)工作原理

　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)就是時(shí)域反射原理來進(jìn)行測量的，測量過程我們分為信號傳播和整個(gè)測量系統(tǒng)來作介紹。

　　導(dǎo)波雷達(dá)信號傳播示意圖如圖2-4所示。

　　在機(jī)械機(jī)構(gòu)上，儀表的表頭內(nèi)部的收發(fā)電路會通過同軸射頻接插件和同軸電纜相連。同軸電纜的另一端將會在法蘭的位置與同軸導(dǎo)波桿連接。導(dǎo)波桿則是直接插入到罐體的介質(zhì)內(nèi)，導(dǎo)波桿的末端與罐底底部則是有一段距離的。

　　根據(jù)左圖可以看到，電路板輸出的脈沖信號會通過同軸電纜，再在同軸導(dǎo)波桿上進(jìn)行傳播。由2.1節(jié)的介紹，在同軸電纜和導(dǎo)波桿的連接處會首先發(fā)生斷路，進(jìn)而一部分信號會產(chǎn)生一個(gè)頂部回波信號，但是仍有一部分信號還會繼續(xù)沿導(dǎo)波桿傳播。當(dāng)信號與被測液體表面接觸時(shí)，其阻抗特性會發(fā)生變化，其一部分也會被反射，會再產(chǎn)生-個(gè)真正的液位回波信號。也會有另外一部分信號仍然會繼續(xù)向下傳播，終會損耗在不斷發(fā)射中。液位計(jì)可以判斷出液位回波和頂部回波之間的時(shí)間差，根據(jù)這個(gè)時(shí)間差，我們用單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算就可以得到液位的高度。

　　根據(jù)右圖所示，在罐體為空的時(shí)候，沒有液位就不會發(fā)生液位回波信號，但是仍然會有頂部回波信號，而且在導(dǎo)波桿的底部會斷路而產(chǎn)生一個(gè)的底部回波信號。

　　假如罐體內(nèi)有兩種不同的介質(zhì)，由于密度不同這兩種介質(zhì)會分別存在于液體的上部和下部。如果這兩種介質(zhì)的介電常數(shù)大不相同，那么就可以通過回波的不同來判斷兩種介質(zhì)的分界面，進(jìn)而也可以得出這兩種）質(zhì)的不同高度。由于脈沖信號是通過導(dǎo)波桿傳播，導(dǎo)波桿上的空氣、氣態(tài)的凝結(jié)不會影響性能，因此可以長時(shí)間測量低介電常數(shù)的產(chǎn)品。

　　一般情況下被測液體的介電常數(shù)越大回波信號也就越強(qiáng)，也就更容易檢測出液位，比如水比丁烷更容易測量。

　　導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

　　1、能耗低。信號能量非常小，為信號至液面往返傳輸提供一條快捷高效的通道，信號的衰減保持在最小限度，因而可用以測量介電常數(shù)非常低的介質(zhì)液位；另外由于導(dǎo)波雷達(dá)耗能小，供電回路不是單獨(dú)的交流供電，從而大大節(jié)省了安裝費(fèi)用。

　　2、信號在傳輸中不受介質(zhì)波動和儲罐中的障礙物等的影響，因而儀表所接收到的返回信號能量相應(yīng)較強(qiáng)，而且返回信號中的干擾性雜散信號極小，基本對測量信號無影響。

　　3、介質(zhì)介電常數(shù)的變化對測量性能影響不大，導(dǎo)波雷達(dá)和常規(guī)雷達(dá)一樣，采用傳輸時(shí)間來測量介質(zhì)液位，信號自介質(zhì)表面或水面反射回傳的時(shí)間一樣。不同的只是信號幅度的差別，普通雷達(dá)需考慮介質(zhì)的影響，比較難辨識真正的液位信號，而導(dǎo)波雷達(dá)僅需測量電磁波的傳輸時(shí)間即可，無需信號的處理和辨別。

　　4、介質(zhì)密度的變化不影響測量，介質(zhì)密度的變化影響浸沒于介質(zhì)中物體所受到的浮力，但不影響電磁波在波導(dǎo)體中的傳播。

　　5、霧氣和泡沫不影響測量，由于電磁波不通過空間傳播，因而霧氣不會引起信號的衰減，泡沫也不會對信號進(jìn)行散射而損失能量。