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介質(zhì)的相對介電常數(shù)對導(dǎo)波雷達液位計的影響
發(fā)布時間:2021-04-26 09:58:36

導(dǎo)波雷達液位計是依據(jù)時域反射原理(TDR)為基礎(chǔ)的雷達液位計,采用高頻振蕩器作為電磁脈沖發(fā)生體,發(fā)射電磁脈沖,沿導(dǎo)波纜或?qū)РU向下傳播,當遇到被測介質(zhì)表面時,雷達液位計的部分電磁脈沖被反射回來,形成回波。并沿相同路徑返回到脈沖發(fā)射裝置,通過測量發(fā)射波與反射波的運行時間,經(jīng) t=2d/c 公式,計算得出液位高度。

導(dǎo)波雷達圖1.png

根據(jù)圖(a)所示,導(dǎo)波雷達液位計發(fā)射電磁脈沖時,在通過導(dǎo)波纜頂部的時候,由于距發(fā)射端較近,會產(chǎn)生一個虛假回波,可通過濾除虛假回波,來消除干擾。電磁脈沖沿導(dǎo)波纜向下傳播時,當信號到達被測介質(zhì)表面時,回波一部分會被反射,并在回波曲線上產(chǎn)生一個階躍性變化。另外一部分信號仍然會繼續(xù)向下傳播,直到損耗在不斷發(fā)射中。液位計通過檢測出液位回波和頂部發(fā)射回波之間的時間差,根據(jù)這個時間差,經(jīng)過智能化信號處理器,進行計算就可以得到液位的高度。

從圖(b)可以看出,在空罐的時候,沒有液位就不會檢測到液位回波信號,但是頂部虛假回波同樣會存在,電磁脈沖傳輸?shù)綄?dǎo)波纜的底部,罐底會產(chǎn)生一個回波。假如罐體內(nèi)有兩種不相溶的介質(zhì),由于密度不同,兩種介質(zhì)會分為上下兩層。如果且這兩種介質(zhì)的介電常數(shù)相差極大,那么就可以通過回波信號的不同來判斷兩種介質(zhì)的界面,進而計算出兩種介質(zhì)的高度以及界面的高度。由于電磁脈沖是通過導(dǎo)波纜向下傳播,信號衰減比較小,因而可以測量低介電常數(shù)的介質(zhì)。一般情況下被測介質(zhì)的相對介電常數(shù)越大,反射回來的脈沖信號就越強。也就更容易區(qū)分出虛假回波。更容易得到真實液位。比如水比甲醇更容易測量。

介質(zhì)的相對介電常數(shù)是表征介質(zhì)極化的一個物理量,它是由介質(zhì)本身的屬性決定的。因此,介質(zhì)不同,相對介電常數(shù)也不同。被測介質(zhì)的介電常數(shù)大小直接影響高頻脈沖信號的反射率。當電磁脈沖到達介質(zhì)表面時,電磁波會發(fā)生反射和折射。相對介電常數(shù)越大,則反射的損耗越小,相反相對介電常數(shù)越小,則發(fā)射的損耗越大,信號衰減的越嚴重。當被測介質(zhì)的電導(dǎo)率大于10mS/cm,則會全部反射回來,即回波信號越強。由于過小的相對介電常數(shù)會導(dǎo)致信號極度衰減。因而每一種導(dǎo)波雷達液位計都具有一項最小相對介電常數(shù),確保雷達液位計能夠正常使用。不同公司的導(dǎo)波雷達液位計在結(jié)構(gòu)設(shè)計上不同,對最小相對介電常數(shù)的要求也不同。

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