改进型雷达液位计在槽体液位测量中的应用

［摘 要］在液位测量领域，应用雷达液位计能够取得较为理想的效果，但如果液位测量用于易挥发结晶介质，可能面对一定的问题和限制。针对此种情况，需要采取有效措施，将雷达液位计的应用范围进一步扩大。文章综合考虑雷达液位计的结构特点、测量原理等，对测量方法进行改进，通过加设导波管、浮球等部件，能够有效消除各方面因素的影响，提高液位测量结果的准确性。

［关键词］改进型；雷达液位计；槽体液位测量；应用

［中图分类号］TH816 ［文献标志码］A ［文章编号］2095–6487（2024）03–0145–03

1 雷达液位计的应用背景

很多工业生产环节中，都需要准确测量容器内液体物位。在目前的液位测量过程中，可应用的方法有很多，其中常用设备主要是液位测量仪表，包括普通雷达液位计、导波雷达液位计等。在平静液体表面的测量中，雷达波能得到较好的反射，因而能取得较高的测量准确性。但在具体工况下，槽体内的液体面对着复杂的环境，液体流入及泵出、结冰、浮起等可能造成液位波动，雷达天线表面结晶也会影响设备测量。导致测量结果发生变化，因而测量获取的数据对于真实液位信息难以完全准确体现。由于槽体液位测量中会面临很多因素的影响，因此需要针对性改进雷达液位计和相关附属设备结构，同时调整测量方法，将液位测量结果受到的各类影响因素消除，进而确保雷达液位计准确测量。

2 雷达液位计的结构组成及运行原理

2.1 结构组成

普通雷达液位计的结构主要包含微处理器、电子部件、天线系统等。其中，微处理器主要是对物位回波准确辨别，同时将虚假回波去除；电子部件主要是实现时间信号向物位信号的转换；天线系统主要是对微波脉冲进行发射，以及对反射回波进行接收。

2.2 运行原理

在雷达液位计的运行过程中，其主要的工作原理如下：天线发出电磁波，到达被测物质表面，电磁波发出和返回之间，存在时间差，对此进行测量，进而反映出具体的液位。雷达液位计配备的天线系统，发射的电磁波脉冲宽度很小，其传播速度可以达到光速。在接触物质表面之后，可以反射回一部分能量。天线系统对此进行接收和识别，进而获取信号。利用发出及返回脉冲之间的时间差，就能够计算出测量设备和被测物体的具体距离。以此为依据，结合发射脉冲和返回脉冲之间的时间差，以及脉冲的具体传播速度，就能够计算出物体的具体液位水平。在实际传播过程中，电磁波具有很快的速度，所以在发出和返回之间的时间差也是很小的，一般只会达到ns 级别，所以在分析具体时间差时，难度较高。

在现代工业活动当中，主要使用两种不同的雷达液位计。其中一种的传输频率是相对固定的，而另一种的频率则是能够调整的。在实际工作中，雷达液位计能够保证测量过程中不直接接触，也不使用任何传动设备，不会发生位移，能够很好地消除各种外界因素的影响。因此在粘度较高的液体、有毒无毒卫生液体、腐蚀性液体等液位测量上，都能够匹配。而且，这种测量设备也不会产生盲区，可以保证较高的测量精度及测量频率。在具体应用中，其只会存在0.1～1 mm的误差，因此具有较高的应用价值。

3 雷达液位计测量的影响因素

3.1 环境温度

使用雷达液位计时，环境温度会对其有较大的影响。在环境温度的影响下，槽体中易挥发的介质，可能在雷达液位计天线表面上结晶附着，这种现象对于天线设备的信号发UEv/X0Jueujv5tBCcWAVMptwELk3LmiKmSbvCnVzC7Q=出和返回都会产生干扰，所以测量结果也会发生变化。而在实际运用中，介质不同温度差情况也会对实际测量造成影响，产生结果不准确的问题。

3.2 蒸汽

在被测量的槽体内部，由于液体蒸发而产生的蒸汽，在遇到温度相对较低的容器内壁之后，将会发生凝结，出现小液滴。这些小液滴由于冷却作用，并不能将罐壁完全湿润，所以会残留在罐壁上。当蒸汽越来越多，小液滴逐渐汇聚，在重力作用下跌入罐内。在此过程中，小液滴的产生、聚集、跌落就会形成不断的循环。由于小液滴的数量增加，会逐渐影响测量的结果，所以蒸汽对于测量结果的影响也非常明显。测量设备发出电磁波，遇到罐壁小液滴也会出现反射，而测量设备本身对于这部分反射回波无法进行准确处理，因此会导致液位测量结果不准确。

3.3 液体湍动及气泡

在工业生产中，罐体中的液体通常需要经常性的泵出和流入，因此罐内介质液面会发生湍动，并产生气泡。这种现象可能引起电磁波的吸收和散射，并且可能发生反射折射现象，导致天线所接收的有效信号发生衰减，最终造成测量结果误差。

4 雷达液位计的改进和应用

4.1 测量结构和应用

根据对各方面影响因素的探索，对其进行针对性的改进和优化。改进后的雷达液位计，在普通雷达液位计的基础上，增加了浮球、导波管等元件。安装波导时，要与液位保持垂直关系，并在波导内部添加一个浮球。浮球的直径应与波导的直径精确匹配。按照不同液体的密度参数，合理配备材料，使浮球低于液体的密度。这样就能够漂浮在液体表面，随时代表液体的液位。浮球在导波管中可以受到浮力影响发生高度变化。考虑到液体中可能有杂质会堵塞下孔，所以，可以考虑将下孔的数量适当增加。通过这种方式，在容器内部不同位置，都能维持相同的气压，所以液位也可以处于相同的水平。

雷达液位计改进后，天线所发出的电磁波，会顺着导波管接触浮球，浮球反弹信号回到液位计。根据各项数据，对浮球高度进行计算，就能够获取准确的液位高度数值。改进型雷达液位计安装方便，可测量不同容器中的液位，包括封闭、半封闭、开放式等类型。其可以巧妙地消除气泡、湍流等因素造成的液位变化影响，可以大幅提高测量结果的准确性，消除测量误差。而且，改进型雷达液位计，运用导波管的方式，可以避免液体大量挥发，防止发生相应的误差情况。为保证精准性，后续还可配备液位补偿算法。

4.2 测量结构安装要点

在安装改进型雷达液位计的过程中，应注意壁与管之间保持适当距离，同时应尽量远离混合机构、加热管等部件。尽量消除改进型雷达液位计测量的不利影响，使液位计的测量结果更加准确。在改进型雷达液位计中，可采用圆锥天线系统，圆锥天线上设有屏蔽，可防止被测介质因温度而在天线表面蒸发结晶，减少了液位计测量的不利因素。安装波导时，必须与被测液位保持垂直关系，同时，波导本身的直径和内部的平面水平都要小于电磁波时行程的变化。如果波导内部平滑度较差，则电磁波强度减弱，返回时间增加，影响测量结果，所以必须保证导波管内部平整。

4.3 实际应用

在罐体液位、地下槽体液位测量当中，应用改进型雷达液位计都能取得很好的效果，在达到0.1 mm测量精度的同时保证了测量结果的可靠性、稳定性。其能够在测量过程中大幅消除各种外界环境及内部环境因素所造成的影响，保证测量结构准确。另外，改进型雷达液位计结构并不复杂，维修量相对较小，对于成本的控制和资源的节约，都能取得较好的成效，保证经济利润可观。

5 改进型雷达液位计应用注意事项

在化工生产过程中，通常都会面对十分复杂的现场环境，因此容器液位测量可能受到很多因素的干扰。如果对于容器内液位变化情况无法做到精准测量，将会影响生产过程的安全性，甚至可能造成严重的安全事故，导致人员及财产损失。所以，在应用改进型雷达液位计的过程中，需要注意一些事项和问题，在应用维护及故障处理方面，都要提高重视。例如，要根据容器结构、测量环境、被测量介质属性等信息，做到合理选型及应用雷达液位计，确保适用性。需要准确把握雷达液位计的工作环境，保证温度稳定，保证各项工艺条件参数符合要求，同时尽可能维持在适宜的温度区间，而且，在控制液体挥发时，也要测量好相应的环境温度参数。基于电磁波的实际特点，在特定的速率条件下，将雷达液位计调整到更低的发射频率，然后将波长提升。当电磁波的波长增加，碰到小液滴时，可能造成衍射。所以，需要控制小液滴造成电磁波反射的情况，保证测量准确无误。此外，要对雷达液位计建立台账，做好相关信息的收集和记录，保证设备良好运行，做好日常检测与巡查。

6 结束语

在槽体液位测量中，使用雷达液位计是一个主要的方法。而普通雷达液位计在应用中容易受到多个方面因素的影响，如挥发介质洁净、液面扰动、蒸汽量大等问题，这些问题都会导致液位测量精度下降。在液位精准测量过程中，需要将相关的干扰因素排除，以保证改进型雷达液位计在槽体液位测量中得到更好的应用。文章设计的改进型雷达液位计通过加设导波管、浮球等部件，能够有效消除各方面因素的影响，提高液位测量结果的准确性。

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