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雷達液位計的脈沖測量及調頻原理
發布日期:2019/11/21 15:50:34
雷達液位計測量原理
1.微波脈沖測量法的測量原理
雷達液位計在測量過程中,雷達天線發出微波脈沖,頻率通常在10GHz附近,在被測物料表面產生反射,并被雷達系統所接受,將接受的微波脈沖傳輸給電子線路,微處理器對此信號進行處理,識別出微波脈沖在物料表面所產生的回波。電磁波在空氣中是以光速傳播的,雷達液位計距離物料表面的距離可用下式表示
D=1/2CT
式中:D一雷達液位計距離物料表面的距離
C一光速
T一脈沖時間
則液位為
L=E-D
式中:L一液位
E一罐的總高
D一一空高
2.連續波線性調頻原理
在測量過程中,雷達液位計天線發射的微波是頻率波線性調制的連續波。當回波被雷達天線收到時,天線發射的微波頻率已經改變。根據回波與發射波的頻率差可以計算出物料面的距離。具體地說,在測量過程中,雷達液位計發出一個波幅恒定的線性調頻的微波信號,其產生的頻率輸出如圖1所示。

圖1中實線為發射頻率,虛線為反射頻率,它們經過的時間行程為τ=t-t0發射頻率隨時間線性增加,增加的斜率為K,當發射的連續波遇到液面發生反射,反射的回波比發射波滯后了一段時間τ=t-t0。
根據微波傳播原理
τ=D/C
同時,由于回波信號頻率的滯后,使得反射頻率與發射信號頻率之間的差頻為
f=Kτ
從而得出:D=CfK/2
由上式可以看出,D和f成正比,只要測得差頻f,就可以算出空高D,從而計算出液面的高度。微波脈沖雷達液位計測量液位時需要測量的是時間,而連續波線性調頻雷達液位計測得的是頻率差,而不是直接測量時間。在實際的測量過程中,油罐的相對高度不大,電磁波的傳播速度很快,因此直接測量時間差,使雷達液位計的精度大大降低。連續波線性調頻雷達液位計克服了這一缺點,提高了儀表的測量精度。