雷达液位发射机的发展

2016年3月22日

Doug Anderson解释了雷达液位发射机技术多年来如何发展成为一种易于使用和可预测的精确工艺液位测量解决方案。

如果可以选择，大多数工程师更喜欢“非接触式”过程测量解决方案。今天的非接触式雷达设备在商业和技术方面几乎与早期的设备完全不同。在经历了第一代过程雷达传感器不同的用户体验后，今天的设备提供了更好的聚焦和处理技术。它们的整体性能和可用性也得到了显著提高。

早期系统的成本很高，反映了技术的前沿性质。设置是一项复杂的任务，由于当时使用的硬件和软件的性质，以及发射器指定的复杂应用程序，性能结果好坏参半。如今，传感器的成本已经显著降低，设计也得到了改进，使其能够在许多行业领域的更多“日常”应用中使用。SIL一致性、过充认证和核工业批准进一步证明了这项技术现在已经变得多么可靠。

即使在20年后，对于雷达发射机是否与超声波传感器相同，人们仍然存在一些困惑。虽然雷达的“非接触式飞行时间”测量原理与超声波相似——例如，它们都直接测量距离以计算水平和体积，而不受密度变化的影响——但两者有明显的区别。

如果在室外使用，在空气中传播的超声波可能会受到温度、蒸汽、气体、噪音、灰尘、真空、压力甚至天气条件等条件的影响，其精度或信号会受到影响。雷达采用更先进的技术，利用电磁频谱中的“微波”信号，测量几乎不受这些相同条件的影响。它在其他领域越来越受欢迎，例如在汽车行业，它被用于驾驶辅助、停车和车道控制应用，这清楚地证明了这一点。事实上，在自动驾驶汽车开发的早期阶段，一些过程雷达设备被购买并用作汽车传感器。

“非接触式”或“通过空气”过程雷达设备使用脉冲技术或调频连续波(FMCW)技术，通常通过锥形、杆状、“齐平”、抛物面或平面天线引导和接收信号。对于脉冲技术，微波发生器引导一束连续的非常短的微波脉冲(每秒数百万次)，这些脉冲被传输到产品表面，并从产品表面反射回来。测量信号在传输和接收之间(以光速)经过的时间周期。使用一种特殊的采样技术，它被计算并转换为距离、容器液位或体积。FMCW系统采用调制频率传输信号，然后采用移位检测技术进行相同的测量。两者都能提供准确、连续和实时的读数。

测得的介电常数(DK)或相对介电常数对雷达信号的反射率有影响。数值越高(电导率越高)，对雷达信号的反射就越强。军用飞机和舰船都是用“复合材料”建造的，以减少对雷达的反射。这个“DK值”是一个重要的应用考虑因素。然而，有了现代设备，这就不是什么问题了。更新的高灵敏度雷达设备能够与低得多的“反射率”产品一起工作。必威官方登陆这种现象也有优点，例如，雷达传感器可以通过“低反射率”的塑料容器壁和玻璃窗，从完全外部的某些过程中观察液位。精度也得到了提高，一些用于存储容器的过程雷达可以实现<2mm的精度和mm分辨率。

功率要求
许多年前，所有雷达设备都需要一个单独的电子电源，以使它们能够处理所需的大量信号处理。近年来，与许多其他技术一样，最先进的电子和处理系统使设备能够使用更强大的处理器，环路供电并使用低电压-从9-12 VDC。设置也很简单。微波辐射水平也很低，通常比普通手机低100倍。雷达设备适用于封闭船舶中的非接触式微波传输，现代设备也将满足新的欧洲LPR EN 302729标准，要求“露天”应用，如河流、开放式存储船舶和储存场所。现在一些设备的功耗很低，甚至可以在远程遥测站点使用太阳能和电池供电。

这一切都在软件中吗?
不管雷达“技术”和频率如何，它都将是完全电子的，并将以光速进行测量，这意味着它几乎是一种无漂移的技术。好的软件对于有效地分析数据、可靠地跟踪和交付正确准确的水平测量非常重要。这应该通过制造商的应用程序经验不断完善。同样重要的是——如果不是更重要的话——能够轻松地设置一个设备是至关重要的，以确保编程错误最小化，并确保它提供最佳性能。
最新一代的非接触式雷达传感器还应具有适应工艺变化的能力，使用基于应用经验的算法。这使得设备在设置过程中提供最小的复杂性，但如果工艺条件与预期有所变化，仍然可靠地工作。

有没有他们不能去的地方?
在某些领域，“导波”雷达(使用杆、同轴或电缆探头引导测量路径)工作更有效。例如，在船舶的外部侧室或缰绳中，制导雷达信号格式可以减少来自船舶侧连接的干扰。在界面测量(如油和水)上，导波雷达也将是更好的解决方案。虽然有杆在过程中，建立可以是一个重要的因素。一个好的全方位雷达供应商将能够在这方面提供建议，并为特定的应用提供正确的技术。

现在去哪里找雷达?
最新一代高灵敏度非接触式过程雷达液位变送器可以提供高效的测量解决方案，即使在传统上被认为是具有挑战性的液体和固体应用中。具有起泡液体表面的应用，例如，非常低反射率的塑料粉末和液态碳氢化合物，或需要快速响应的波高测量和机器/输送机长距离定位的应用。各种搅拌器的安装，窄孔径的安装，小目标区域的测量，以及高燃烧和工艺温度或全真空的环境，只是雷达可靠工作的几个领域。

毫无疑问，未来雷达的发展将在极端的工艺和环境条件下具有更广泛的应用能力，更多的工艺连接选项，更长或更短的测量范围能力，以及为更精细的用户体验提供更简单的设置和通信选项。
Doug Anderson是VEGA Controls Ltd .的市场经理


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