雷达液位计工作原理

探界科技

一、核心工作过程

• 信号发射
  • 雷达液位计的天线发射高频电磁波脉冲（脉冲宽度通常为纳秒级），这些电磁波以光速（约3×10⁸ m/s）向液面传播。
  • 频率范围：通常为6 GHz至80 GHz，高频信号（如26 GHz、80 GHz）具有更窄的波束角（如8°），可减少容器内障碍物（如搅拌器、罐壁）的干扰。
    
• 信号反射
  • 电磁波到达液面后，部分能量被反射回天线，反射强度取决于液体的介电常数（介电常数越高，反射越强）。
  • 剩余能量可能穿透液面或被容器内其他物体反射，形成干扰信号。
    
• 信号接收与处理
  • 接收器捕获反射波，并通过滤波、放大等处理提取有效信号。
  • 微处理器分析反射波的时间延迟（即电磁波往返时间 t），结合预设的空罐高度（零点）和满罐高度（量程），计算液位高度 h：
    
    
  
  

h=2c⋅t​

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其中，$ c $ 为光速，$ \frac{t}{2} $ 表示电磁波单程传播时间。

4. 输出结果

• 液位高度通过模拟信号（4-20 mA）或数字信号（HART、Profibus、Modbus）输出至控制系统。
• 部分型号配备本地显示屏，实时显示液位、温度等参数。
  

二、关键技术特性

• 非接触式测量
  • 电磁波无需与液体接触，适用于高温、高压、腐蚀性或粘稠性介质（如石油、化工原料、酸碱溶液）。
    
• 高精度与稳定性
  • 高频信号和窄波束角确保测量精度（通常为±1 mm至±5 mm）。
  • 温度补偿和自动校准功能减少环境因素（如温度、压力变化）的影响。
    
• 抗干扰能力
  • 采用回波曲线分析、虚假回波抑制算法，排除搅拌器、进料口等干扰信号的影响。
  • 支持导波管或旁通管安装，进一步减少干扰（如蒸汽、泡沫）。
    
  
  

三、典型应用场景

• 石油化工
  • 储罐、反应釜的液位监测，确保化工原料及成品的储存和输入输出得到准确监测。
    
• 食品饮料
  • 卫生型设计，适用于食品级介质（如牛奶、果汁）的储存罐及输送管路的液位监测。
    
• 水处理
  • 污水、原水的液位测量，支持污水处理厂的自动化控制。
    
• 制药行业
  • 符合GMP要求的洁净环境测量，确保药品生产过程的液位控制。
    
• 其他领域
  • 包括纺织、造纸、印刷、汽车制造等，均需高精度液位监测的场景。