三穗雷达液位计的脉冲测量及调频原理

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。

    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。