公司：上海昭元自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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如何選購適合的微波物位計(jì)?
點(diǎn)擊次數(shù)：1770 更新時(shí)間：2015-07-10
在選擇微波物位計(jì)時(shí)，除了考慮應(yīng)用工況的量程外，還需要考慮很多因素：被測介質(zhì)的介電常數(shù)、過程工藝中是否有掛料、腐蝕性、泡沫、液面的擾動(dòng)的影響，是否滿足(過程)溫度壓力的要求;固體表面的漫反射造成的信號(hào)的衰減。
微波物位計(jì)的選擇要點(diǎn)：
1、介電常數(shù)
與頻率大小無關(guān)，介電常數(shù)在雷達(dá)的使用中起著重要的作用，因?yàn)樗?雷達(dá)設(shè)備的回波強(qiáng)度均受到被測介質(zhì)介電常數(shù)的影響。具有高介電常 數(shù)的介質(zhì)吸收的微波信號(hào)很少，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的回波信號(hào)，比如：水;低介電常 數(shù)介質(zhì)會(huì)吸收信號(hào)，使回波信號(hào)減弱，比如：汽油、液化氣等。介電常數(shù)小于2~ 3 的介質(zhì)會(huì)影響回 波信號(hào)的強(qiáng)度從而引起顯著的衰減。介電常數(shù)一般會(huì)隨著溫度的變化而變化，在很多溫度變化很大的過程工藝中，介質(zhì)的介電常數(shù)變化過大以至于小于2~3，可能會(huì)導(dǎo)致微波物位計(jì)不能獲得足夠的回波信號(hào)能量來進(jìn)行工作。
大多數(shù)低頻(6GHz)的微波物位計(jì)可以直接測量介電常數(shù)為2~3以上的介質(zhì)， 但是如果用于測量低于2~3的介電常數(shù)的介質(zhì)時(shí)，通常需要選擇采用靜態(tài)管或高頻(24GHz)的微波物位計(jì)來解決。采用靜態(tài)管或?qū)Рü芴炀€的低頻雷達(dá)可以測量介電常數(shù)大于1.5的介質(zhì)，而高頻雷達(dá)可以直接測量低介電常數(shù)的介質(zhì)。
2、掛料
天線上的掛料會(huì)限制雷達(dá)的功能，zui常見的掛料是凝結(jié)水。液體應(yīng)用中 可能會(huì)使蒸汽凝聚到天線上，而其他應(yīng)用中可能會(huì)把液體和漿料飛濺 到天線上，導(dǎo)致由于掛料而可能消弱雷達(dá)的性能。根據(jù)不同的應(yīng)用類 型，這些天線的掛料可能會(huì)影響液位的測量。 一般對(duì)于容易產(chǎn)生少量冷凝水的工況，選擇桿式天線會(huì)取得比喇叭天線更好的效果;但是，在容易發(fā)生介質(zhì)飛濺到天線上而產(chǎn)生掛料的工況中，適宜采用低頻的喇叭天線雷達(dá)，喇叭天線的結(jié)構(gòu)可以防止介質(zhì)進(jìn)入喇叭口內(nèi)影響電極的發(fā)射，而且，發(fā)射較長的波長，使它們對(duì)厚的粘附物的敏感性降低，可穿透厚的粘附物。由于信號(hào)較強(qiáng)，通過厚 的天線粘附物仍能保持測量。 另一個(gè)重要的因素是天線的構(gòu)成成分。采用PTFE 桿式天線的低頻雷達(dá)，具有抗化學(xué)腐蝕性能，清潔方便的優(yōu)點(diǎn)。 在粘附物會(huì)造成嚴(yán)重掛料的應(yīng)用 (例如礦漿儲(chǔ)罐)中，可選用自清洗系統(tǒng)用 來保持喇叭天線的清潔。這個(gè)系統(tǒng)使用空氣或液體來沖涮喇叭內(nèi)部，每隔固定的間隔就進(jìn)行一次清洗。
3、腐蝕性
因?yàn)闂U式天線的材質(zhì)一般都選用更耐腐蝕性的PTFE、PE、PP等材質(zhì)，因此在很多有強(qiáng)腐蝕性的應(yīng)用中，較多的選用桿式天線;而喇叭天線因?yàn)橐话愣疾捎貌讳P鋼材質(zhì)，其耐腐蝕性一般不如桿式天線;當(dāng)然也有些公司可以定制哈氏合金的喇叭天線或帶flon涂層的喇叭天線來滿足一些有一定復(fù)雜性而不能使用桿式天線而又有腐蝕性要求的工況。
4、泡沫
在反應(yīng)釜和過程罐中，化學(xué)物品混合在一起會(huì)產(chǎn)生泡沫。雖然雷達(dá)不能 穿透所有的泡沫進(jìn)行測量，但是它能過穿透其中的一些類型，能夠獲得 泡沫下面的液位。為了可靠測量，識(shí)別濕泡沫和干泡沫是很重要的。 對(duì)于干泡沫，微波信號(hào)能夠穿過泡沫并檢測下面的液體表面。干泡沫在 釀造行業(yè)較為常見，與浴缸中的泡沫相似 - 輕且密度低。 對(duì)于中等密度的泡沫，信號(hào)被吸收或被散射，結(jié)果是不可預(yù)知，沒有規(guī) 律的。 對(duì)于濕泡沫，微波信號(hào)在泡沫表面發(fā)生反射。濕泡沫由非常小的泡沫構(gòu) 成，這使液體處于懸浮中。這些泡沫非常密集，與烈性啤酒中的泡沫相 似。當(dāng)雷達(dá)不能測量有時(shí)存在于儲(chǔ)罐中的濕泡沫 / 液體界面時(shí)，它會(huì)對(duì) 泡沫層的頂部產(chǎn)生一個(gè)非常穩(wěn)定的回波。 雷達(dá)技術(shù)通常不適合用于可能存在泡沫的廢水深井。由于系統(tǒng)的自然 特性，注入深井的成分會(huì)經(jīng)常變化。泡沫存在不可預(yù)知性，且取決于泡 沫密度。 當(dāng)泡沫狀況保持穩(wěn)定時(shí)，雷達(dá)是可靠的。在啤酒行業(yè)，雷達(dá)測量會(huì)穿透罐中的泡沫。在廢水行業(yè)，在厭氧消化池的應(yīng)用中，雷達(dá)用于測量泡沫的表面。
5、擾動(dòng)的液面
對(duì)于在擾動(dòng)容器里的波動(dòng)的表面，低頻的雷達(dá)物位計(jì)具有很好的表現(xiàn)。
低頻微波會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較寬的波束角，覆蓋液體表面較大的面積。 波動(dòng)會(huì)減小信號(hào)的幅值，但是，比起高頻波束來，要減小的少得多。另 外，當(dāng)液面表面波的波長與電磁波的波長相同時(shí)，會(huì)發(fā)生zui嚴(yán)重的衰 減。波動(dòng)引起的衰減可以通過用來引導(dǎo)和限制波束角的靜態(tài)管或?qū)Рü芟拗苽鬏斝盘?hào)來得到加強(qiáng)。
和超聲波的工作方式類似，雷達(dá)物位計(jì)也可以通過啟動(dòng)攪拌器濾波器的功能來消除攪拌器的干擾。
6、粉狀固體
粉狀固體的物位的連續(xù)測量長期以來一直是個(gè)難點(diǎn)。超聲波、重錘、TDR、電容等測量方式都曾經(jīng)被用于這一應(yīng)用，但是均存在著很多問題而導(dǎo)致使用效果欠佳。
有些公司嘗試采用微波技術(shù)來測量粉狀固體的物位，由于電磁波具有很好的穿透粉塵的性能，因此也的確取得了一些成績，但是其實(shí)際不太穩(wěn)定的使用性能一直不能得到客戶的滿意。西門子公司zui早提出采用高頻(24GHz)微波測量技術(shù)來解決粉狀固體的物位測量問題。它認(rèn)為，高頻的微波具有較短的波長，能夠在傾斜粗糙的固體表面形成較多的反射而大大改善測量效果。
7、溫度和壓力
雖然，溫度和壓力的影響對(duì)于電磁波的傳播基本沒有什么影響，但是過高的過程溫度或過大的過程壓力會(huì)損壞微波物位計(jì)的發(fā)射電極(天線)。因?yàn)榘l(fā)射電極(天線)通常采用PTFE的材質(zhì)，因此雷達(dá)物位計(jì)的耐壓耐溫性能很大程度上取決于PTFE材質(zhì)。PTFE一般能夠承受200℃的過程溫度。有些公司設(shè)計(jì)了加長的隔離管來降低過程傳遞到發(fā)射電極的溫度，使雷達(dá)物位計(jì)能夠應(yīng)用于更高溫度的工藝中。通過壓縮氣體吹掃的方式，可以使微波物位計(jì)測量高溫的介質(zhì)，比如：鋼水等。
在高壓的應(yīng)用，一般都采用法蘭的過程連接。需要注意的是，根據(jù)不同的法蘭的標(biāo)準(zhǔn)，法蘭承受的zui大壓力會(huì)隨著溫度的變化而不同：通常，溫度越高，法蘭的耐壓等級(jí)會(huì)下降。
