雷達(dá)液位計(jì)的選擇及常見(jiàn)液位測(cè)量問(wèn)題的解決

簡(jiǎn)要介紹了油罐內(nèi)各種產(chǎn)品水平的現(xiàn)代測(cè)量方法。比較了不同的雷達(dá)液位計(jì)改造方案在解決普通液位計(jì)測(cè)量問(wèn)題中的應(yīng)用。本文允許液位計(jì)的用戶熟練地處理選擇所需的設(shè)備模型的問(wèn)題。

1. 介紹
    現(xiàn)代高科技的進(jìn)步產(chǎn)生了測(cè)量液位的先進(jìn)工具。我們指的是一種便攜式密封裝置，不需要移動(dòng)機(jī)械部件，可以安裝在容器外部;該設(shè)備產(chǎn)生的隱形無(wú)線電波束輻射功率比手機(jī)小幾倍。光束無(wú)阻礙地進(jìn)入容器，穿透容器內(nèi)部空間，到達(dá)產(chǎn)品表面(液體或自由流動(dòng)的物質(zhì))。經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間(取決于雷達(dá)液位計(jì)與產(chǎn)品之間的距離，以及無(wú)線電波的傳播速度)，波束返回到輻射點(diǎn)。隨后，雷達(dá)液位計(jì)高性能信令處理器將上述時(shí)間轉(zhuǎn)換為液位計(jì)與產(chǎn)品之間的距離。考慮到油箱的高度，處理器較終計(jì)算出油箱內(nèi)產(chǎn)品的對(duì)應(yīng)電平。
    基于雷達(dá)的液位測(cè)量方法相對(duì)于基于接觸的液位測(cè)量方法(浮式、浮標(biāo)式、磁致伸縮裝置等)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，并得到了廣泛的討論。
    與超聲方法相比，基于雷達(dá)的方法也具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。在雷達(dá)液位計(jì)的計(jì)算中，涉及到坦克環(huán)境中無(wú)線電波的傳播速度。超聲波的傳播速度在超聲液位計(jì)中起著類似的作用。與無(wú)線電波的傳播速度相比，無(wú)線電波的傳播速度在很大程度上取決于壓力、溫度、大氣成分、蒸汽和灰塵的存在以及槽大氣的其他參數(shù)。這些參數(shù)的變化在很大范圍內(nèi)改變了超聲波的傳播速度，是工業(yè)過(guò)程(IP)的典型特征。因此，對(duì)比這些方法，我們可以推斷雷達(dá)液位計(jì)(原則上)比超聲波液位計(jì)更精確。
    考慮到上述明顯的優(yōu)點(diǎn)，雷達(dá)液位計(jì)似乎只是簡(jiǎn)單地安裝在油箱上，僅此而已。然而，問(wèn)題在于現(xiàn)在市場(chǎng)上有幾十種不同的雷達(dá)液位計(jì);每種型號(hào)都有特定的特點(diǎn)和價(jià)格。液位計(jì)的工作原理在許多場(chǎng)合中都有詳細(xì)的介紹，例如在[1]中。
    本文旨在針對(duì)具體任務(wù)，輔助雷達(dá)液位計(jì)的優(yōu)化選擇。

使用雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行液位測(cè)量
2. 輻射頻率是雷達(dá)液位計(jì)的一個(gè)重要特性
    輻射頻率是雷達(dá)液位計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)，它決定了雷達(dá)液位計(jì)的潛在性能。考慮到此頻率對(duì)雷達(dá)液位計(jì)特性的影響，可與汽車內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行類比;特別是發(fā)動(dòng)機(jī)的體積越大，輸出的功率和力矩越大(當(dāng)然，汽車的動(dòng)態(tài)特性和速度能力也就越好)。
    雷達(dá)液位計(jì)輻射頻率也存在類似情況。
    今天的市場(chǎng)以6-95 GHz頻率范圍內(nèi)工作的雷達(dá)液位計(jì)為代表。這些器件包括不同的天線，具有一定的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，采用多種方法進(jìn)行信號(hào)處理;但是，它們都符合以下功能規(guī)則。天線的尺寸、測(cè)量光束的寬度和輻射頻率是嚴(yán)格耦合的。值得注意的是，[2]中給出的公式暗示

ϕ是梁的寬度(在◦);D為天線直徑(孔徑)(cm)， f為輻射頻率(GHz)。
    換句話說(shuō)，輻射頻率越高，產(chǎn)生相同寬度的無(wú)線電波束所需的天線尺寸就越小。
    例1。采用輻射4◦梁涉及液位計(jì)在95 GHz的頻率操作,每個(gè)人都應(yīng)該利用天線的直徑大約80毫米(在10 GHz液位計(jì)不同,天線直徑700毫米的需要)。差別似乎很明顯。窄波束與天線緊湊的尺寸相結(jié)合，首先可以提高測(cè)量精度，其次可以簡(jiǎn)化液位計(jì)的安裝和操作。
然而，10年前，某知名知名外資公司(從事10 ghz頻率雷達(dá)液位計(jì)制造)的專家在科普刊物上證明，上述頻率在雷達(dá)液位計(jì)設(shè)計(jì)中是較優(yōu)的。他們還證明，由于高頻無(wú)線電波傳播不良造成的輔助誤差，進(jìn)一步增加頻率是不現(xiàn)實(shí)的。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，這種觀點(diǎn)并不是該公司開(kāi)發(fā)和投放市場(chǎng)26 ghz雷達(dá)液位計(jì)的障礙。
    LIMAKO公司(俄羅斯)提供10-94 GHz頻率范圍內(nèi)的液位計(jì)。在液位計(jì)制造的15年里，高頻液位計(jì)從來(lái)沒(méi)有比低頻液位計(jì)沒(méi)有優(yōu)勢(shì)的例子。然而，就像汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的情況一樣，人們必須為這種樂(lè)趣付出代價(jià)。同一供應(yīng)商的高頻液位計(jì)總是比低頻液位計(jì)貴。原因在于頻率的增加意味著SHF元件成本的增加，以及SHF單元制造和設(shè)計(jì)成本的增加。
    讀者的注意力應(yīng)集中在以下事實(shí)上:所述關(guān)于高頻優(yōu)點(diǎn)的討論與在出口(測(cè)深)管道上操作的雷達(dá)液位計(jì)無(wú)關(guān)，例如帶有浮橋或浮頂?shù)挠凸蕖Ｎ覀儗⒃诤罄m(xù)文章中介紹這些液位計(jì)的具體功能。