微波物位計(俗稱雷達物位計)利用回波測距原理,其喇叭狀或桿式天線向被測物料面發射微披,微被傳播到不同相對介電率的物料表面時會產生反射
微波物位計
微波物位計(俗稱雷達物位計)利用回波測距原理,其喇叭狀或桿式天線向被測物料面發射微披,微被傳播到不同相對介電率的物料表面時會產生反射,并被天線所接收。發射波與接收波的時間差與物料面與天線的距離成正比,測出傳播時間即可得知距離。由于微波是電磁波,以光速傳播且不受介質特性影響,所以在一些有溫度、壓力、蒸汽等場合,超聲物位計不能正常工作,而微植物位計可以使用。在石油及石化領域有較廣闊的應用前景。
微波物位計有兩種工作模式。
(1)脈沖波方式:其工作模式與超聲物位計相似,天線周期地發射微波脈沖,并接收物料面回披,同時對回披信號進行分析處理,確認有效回波,據之計算物位。精確度約為0.2~0.3%F.S.。一般中檔以下的微植物位計都用此方式。原來生產起聲物位計的廠家大多采用此方式生產微植物位計。如:Vega、E+H、Siemens-Milltronics等。
(2)調頻連續波方式(FMCW):天線發射的微波是頻率被線性調制的連續披,當回波被天線接收到時,天線發射頻率已經改變。根據回波與發射肢的頻率差可以計算出物料面的距離。FMCW方式測量線路較復雜,價格較高,但測量精確度較高,可以達0.1%F.s.,甚至更高。同時干擾回波也較易去除,一般較高端的產晶都采用此方案。
微波物位計剛進入市場時,曾被寄予過高的期望,實用中發現局限性也很大。普通的微波物位計要求被測物料為ε1>4,精密型的可低至ε2>2。ε1>2的介質因反射波微弱而不能穩定測量,而石化系統中有些介電常數ε1低的介質,如:液化氣等,就得不到穩定的測量結果,必須加導披管來集中能量。
另外,大多數脈沖式微披物位計采用的微披頻率為5.8GHz,其輻射角較大,在儲罐中除了液面回波外,還會產生其它干擾回披,使接收回被復雜,難以確認液面回披。在臥式罐或拱頂罐內使用時,由于頂部會對反射、披產生聚焦效應,形成多次回波,故不能安裝在罐中心位置。在測量固態物料時,更會產生各種干擾回波,故大多數微披物位計不能用于測固態物位。
針對這些問題,有的公司(如Siemens)開發了采用更高頻率(24GHz)的微波物位計,其發射指向角小于10°,這樣能量集中,不但能測得更遠距離(45m),而且信噪比高,可以測量低介電率的介質(ε1〉1.7)。由于內置了先進的回披處理軟件,可以用于測量固態物料物位,甚至可以測量粉狀水泥的物位。