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雷达液位计的脉冲测量及调频原理
发布日期:2019/11/21 15:50:34
雷达液位计测量原理
1.微波脉冲测量法的测量原理
雷达液位计在测量过程中,雷达天线发出微波脉冲,频率通常在10GHz附近,在被测物料表面产生反射,并被雷达系统所接受,将接受的微波脉冲传输给电子线路,微处理器对此信号进行处理,识别出微波脉冲在物料表面所产生的回波。电磁波在空气中是以光速传播的,雷达液位计距离物料表面的距离可用下式表示
D=1/2CT
式中:D一雷达液位计距离物料表面的距离
C一光速
T一脉冲时间
则液位为
L=E-D
式中:L一液位
E一罐的总高
D一一空高
2.连续波线性调频原理
在测量过程中,雷达液位计天线发射的微波是频率波线性调制的连续波。当回波被雷达天线收到时,天线发射的微波频率已经改变。根据回波与发射波的频率差可以计算出物料面的距离。具体地说,在测量过程中,雷达液位计发出一个波幅恒定的线性调频的微波信号,其产生的频率输出如图1所示。

图1中实线为发射频率,虚线为反射频率,它们经过的时间行程为τ=t-t0发射频率随时间线性增加,增加的斜率为K,当发射的连续波遇到液面发生反射,反射的回波比发射波滞后了一段时间τ=t-t0。
根据微波传播原理
τ=D/C
同时,由于回波信号频率的滞后,使得反射频率与发射信号频率之间的差频为
f=Kτ
从而得出:D=CfK/2
由上式可以看出,D和f成正比,只要测得差频f,就可以算出空高D,从而计算出液面的高度。微波脉冲雷达液位计测量液位时需要测量的是时间,而连续波线性调频雷达液位计测得的是频率差,而不是直接测量时间。在实际的测量过程中,油罐的相对高度不大,电磁波的传播速度很快,因此直接测量时间差,使雷达液位计的精度大大降低。连续波线性调频雷达液位计克服了这一缺点,提高了仪表的测量精度。
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