雷達料位計主要由發射和接收裝置、信號處理器、操作面板、顯示器、天線、故障報警裝置等 6部分組成。

雷達料位計利用雷達波的特性來檢測料位，其基本工作原理為發射—反射—接收。雷達料位計的天線以波束的形式發射雷達波，雷達波經筒倉內物料面反射后由雷達接收單元接收。通過測量雷達波發射到接收的間隔時間（即時延）就可測得倉內料位高度，且料位與時延呈負相關，計算公式為h=H- vt /2（1）

式中：h為料位高度；H為筒倉高度；v為雷達波速度；t為時延。

雷達波是一種特殊形式的電磁波，其頻率為300MHz~3000GHz。絕大多數雷達料位計使用的微波頻率有3個波段，分別是C波段（5.8~6.3GHz）、X波段（9.0~10.5GHz）和K波段（24~26 GHz）。由于高頻雷達波的波長較短，與液面波動幅度接近，易造成散射，導致測量精度下降，因此C波段的雷達波經常應用于雷達液位計；在測量固體物料時，由于固體物料表面存在安息角，并不是水平面，因此需要依靠雷達波在料位面上的漫反射來測量料位，而C波段的雷達波波長約為52mm，無法在測量有安息角的毫米級顆粒的料位時形成漫反射，因此主流雷達料位計產品采用K波段26GHz頻率。近年來，78GHz、80GHz等高頻微波也逐漸開始應用，這使更加細小的顆粒甚至粉末狀顆粒料位的測量成為可能。

雷達波的物理特性類似于可見光，以光速傳播，可穿透空間中的蒸汽、粉塵等干擾源，遇到障礙物易被反射，被測介質的電導率或電容率越大，回波信號的反射效果就越好。雷達波的頻率越高，發射角度越小，能量（磁通量或場強）越大，波的衰減越小，雷達料位計的測量效果越好。

目前，微波雷達料位計所使用的雷達波波形主要分2種：一種是脈沖波，另一種是調頻連續波。目前市面上也出現了將兩者結合起來的調頻脈沖波方式，脈沖波的載波是連續調頻的，回波也是通過頻差的方式來測量距離。

脈沖波可分為無調制和經高頻調制2種波形。脈沖雷達利用一種基于脈沖飛行時間的電磁波測量方法測量料位。脈沖波雷達的測量原理比較簡單，即雷達向目標發射高頻脈沖波，遇到物面后反射回來，測得發送時間與接收時間之間的間隔時間，從而求得距離。但當脈沖雷達應用于近距離的料位測量時，由于脈沖波的往返時間太短，直接測量時延精度誤差相對較大。

在現代脈沖雷達中，多數發射的是調頻連續波，這有利于保證信號質量，在提供較遠的非模糊測量距離的同時降低系統的平均功率。調頻連續波雷達的原理是通過發送具有一定帶寬、頻率線性變化的連續信號，再對接收到的連續信號進行快速傅里葉變換，通過發送與接收信號的頻差計算2個信號的時間差，得到相對應的距離。

調頻連續波雷達主要由調制信號發生器、壓控振蕩器（VCO）、雷達天線、混頻器、信號處理器等部分組成。當調頻連續波雷達工作時，調制信號發生器產生調制信號激勵VCO產生一定范圍的高頻雷達信號，典型的調制信號有鋸齒波信號和三角波信號。VCO產生跟隨調制信號規律變化的調頻連續波信號，經過分離器分為2路后，一路信號通過雷達天線發射端發射到物料面，另一路信號經過緩沖區后與天線接收的物料面反射回來的回波信號進行混頻。

由于接收信號時間延時，同一時刻的發射信號與回波信號存在固定的頻率或相位差異，而混頻后輸出的信號則包含了物料的特征信息，此混頻信號稱為差拍信號，通常此差拍信號包含很強的頻率泄漏及干擾信號，需要先濾波、放大預處理后再進行數字信號處理，提取相關目標信息。調頻連續波雷達抗干擾能力更強，測量距離更遠，同時成本也更高。

審核編輯 黃宇