[發明專利]一種導波雷達液位計

有效

• 申請號: 201310064636.8
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103175587A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 趙輝;楊紅宇;李碩;孫興信;古天祥
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01F23/284
• 分類號: G01F23/284
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發明屬于液位測量技術領域，更為具體地講，涉及一種導波雷達液位計。

背景技術

液位的測量方式按照應用場合分類，可以分為連續測量和位式測量。這兩者的區別就在于是否主要測量固定液位。連續測量方式可以實時測量整個量程范圍內變動的液位信息。位式測量方式測量的則是固定的檢測點。在工業應用中常采用更有效的連續測量方式來檢測液位。常見的連續測量方式的液位計主要有連通式、壓差式、浮筒式、伺服式、電容式、磁致伸縮式、超聲波和雷達液位計等。

雷達液位計是利用電磁波信號來檢測液位的一種儀器，由無線電檢測與雷達測距技術發展而來的，其基本原理是：產生并發射高頻電磁波，到達液面后經反射得到回波，通過測量發射波和回波之間的時間間隔T進行液位的估算。液面高度H與T的關系為：

H=L-VT2---(1)]]>

其中V為電磁波的傳播速度，認為其等于光速，L為導波桿的長度。可見，時間間隔T的精確測量對提高液位計的測量精度有重要意義。

雷達液位計不受被測液位液體介質密度、介質粘度、介質蒸氣的影響，測量精度高，因而得到了廣泛的應用。同時，電磁波的傳播跟被測液位液體介質無關，可以在缺少或沒有空氣（真空）或具有液體的半汽化狀態下傳播，并且氣液體的任何波動都不影響其傳播速度，故可使用于有揮發、高溫及高壓的應用情況；傳播損失比較小，不同大小的量程對成本因素的影響也不大；傳播速度不受其他的影響，一般測量精度可達0.1％的量程。

導波雷達液位計是雷達液位計的一種，采用時域反射（TDR）原理進行測量，信號的傳輸介質是同軸電纜和導波桿。當同軸電纜的某一端接入發射脈沖信號時，發射脈沖信號會沿同軸電纜及導波桿進行傳輸。如果傳輸中導波桿沒有與其他介質接觸，對應的負載阻抗和同軸電纜的特征阻抗相等，發射脈沖信號會被吸收而沒有回波信號產生；如果發生與其他介質的接觸時，對應的負載阻抗就會發生變化，使之和特征阻抗不相等，則會產生回波信號。

定義一個反射系數為ρ，它是回波信號與發射脈沖信號的幅度的比值，用它來表示負載阻抗和特性阻抗的關系。

ρ=Zt-ZcZt+Zc---(2)]]>

其中：Z_t表示任意一點的負載阻抗，Z_c表示特性阻抗。

因此，在各種情況下，負載阻抗和反射系數的不同如下所示：

1.當同軸電纜傳輸正常時，Z_t=Z_c，ρ=0，發射脈沖信號會被吸收，沒有回波信號；

2.當同軸電纜傳輸斷路時，Z_t→∞，ρ=1，會發生全反射，斷路回波信號和發射脈沖信號具有一樣的極性。

3.當同軸電纜傳輸短路即為與其他介質接觸時，Z_t=0，ρ=-1，同樣產生全反射，但是短路回波信號和發射脈沖信號具有相反的極性。

當發射脈沖信號在導波桿上傳輸時，如果碰上其他介質就會使該點的阻抗變化，從而反射系數也會發生變化，并產生回波信號。通過測量發射脈沖信號和回波脈沖的時間間隔T就能計算出發射電路到該被測液位液體接觸點的距離。