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测量原理
Tekaien 抗振型导波雷达液位计以时域反射(TDR)测
量技术为基础。
时域反射原理由变送器发射电磁脉冲波(发射脉冲),通过侵入过程介质的导波杆引导脉冲波传输,当电磁波脉冲遇到比先前介质(气相或液相)介电常数大的液体表面时,部分能量被反射回变送器(反射脉冲)。变送器利用发射脉冲与反射脉冲之间的时间差换算成距离,从而计算出液位或界面的位置,实现对液位或界面的测量。
发射强度取决于被测产品的介电常数,介电常数越大,反射能量越强。
导波杆的选择
导波杆的作用是引导电磁波脉冲传输,不同类型的导波杆的基本性能不同,需要根据实际工况来配置。同轴杆、双杆(硬质或缆式)和单杆(硬质或缆式)是常用的三种基本配置,都有其特定的优点和局限性。
同轴式导波杆
同轴式导波杆使电磁波脉冲可以在整个导波杆长度上几乎不受干扰的传播,在内杆与外套管之间所形成的电磁场被的包容。传播的效率很高,是所有配置中的,应该优先考虑使用。
同轴式导波杆的效率和敏感度使其在介电常数极低(≥1.4)应用场合也会产生较强的反射信号。但是敏感的“封闭”电磁场设计使同轴式导波杆在挂料和结垢的应用场合下更容易产生测量误差。
双杆式导波杆
双杆式导波杆相比同轴式导波杆类似平行双芯电缆和同轴电缆的关系,如300欧姆的双芯电缆没有75欧姆的同轴电缆的灵敏度和传输效率高,只可以在介电常数(≥1.8)应用场合下工作。
“开放“的设计可以解决易挂料和结垢的介质。膜状的挂料对变送器的性能影响较小。但是两杆之间的物料搭桥或在隔离件上结垢都可能影响测量,所以选型时要求尽量避免。右图所示为两杆之间的电磁场,它向外扩展,对靠近导波杆的物体也会产生反应,所以要求障碍物避免靠近导波杆。
单杆式导波杆
单杆式导波杆与同轴杆和双杆区别很大。其电磁波脉冲在单杆与安装法兰之间产生,脉冲沿单杆中心向下传播,电磁波脉冲的“发射“效率与容器顶部的单杆安装接口周围有多少金属表面相关,因为它的参考地在容器顶部。
容器顶部(参考地)发射出的脉冲波的传播形状如同泪珠。电磁波能量的传播效率相比同轴杆和双杆要低很多。但它能忽视挂料和结垢,对于一些挂料的应用工况,PFA涂层是的选择。其次,受障碍物的接近程度会影响测量,要求尽量避免靠近单杠式导波杆,但是与单杆平行的金属壁会提高电磁波的传输性能和反射效率。