7ML5421-0TD01 脈沖雷達(dá)液位計(jì)在測(cè)量低介電常數(shù)的液位時(shí)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)
在測(cè)量低介電常數(shù)(ε_(tái)r≤1.5)液位時(shí),脈沖雷達(dá)液位計(jì)的表現(xiàn)需結(jié)合其技術(shù)特性(如頻率、波束特性等)綜合評(píng)估。以下從優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)兩方面詳細(xì)分析,并明確不同頻率脈沖雷達(dá)的差異:
一、脈沖雷達(dá)液位計(jì)的核心優(yōu)點(diǎn)
脈沖雷達(dá)(包括傳統(tǒng)低頻脈沖和高頻脈沖)的共性優(yōu)勢(shì)在低介電場(chǎng)景中仍有體現(xiàn),尤其在特定條件下具備實(shí)用性:
1. 非接觸式測(cè)量的適應(yīng)性
脈沖雷達(dá)通過(guò)天線發(fā)射電磁波,無(wú)需接觸介質(zhì)即可測(cè)量,適用于低介電常數(shù)且具有腐蝕性(如有機(jī)溶劑)、粘稠性(如部分低介電樹(shù)脂)或高溫(如熔融石蠟)的介質(zhì)。例如,在測(cè)量 ε_(tái)r=1.8 的異丙醇儲(chǔ)罐時(shí),脈沖雷達(dá)可避免探頭被介質(zhì)粘附或腐蝕,減少維護(hù)頻率(傳統(tǒng)接觸式儀表需每周清理,脈沖雷達(dá)可延長(zhǎng)至半年一次)。
2. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝與維護(hù)成本低
脈沖雷達(dá)無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,天線設(shè)計(jì)(如喇叭口、平板天線)適配多數(shù)儲(chǔ)罐接口,安裝無(wú)需復(fù)雜校準(zhǔn)。相比導(dǎo)波雷達(dá)(需鋪設(shè)導(dǎo)波桿 / 纜),在大型儲(chǔ)罐(直徑≥10 米)中可節(jié)省 50% 以上的安裝成本。例如,某化工園區(qū)的苯儲(chǔ)罐(ε_(tái)r=1.6)改造中,26GHz 脈沖雷達(dá)的安裝工期僅為導(dǎo)波雷達(dá)的 1/3。
3. 寬量程覆蓋能力
脈沖雷達(dá)的測(cè)量范圍通??蛇_(dá) 0.1-30 米,適合低介電常數(shù)介質(zhì)的大型儲(chǔ)罐。其量程不受介質(zhì)密度、粘度影響,僅與電磁波傳播時(shí)間相關(guān),在高液位和低液位段均能保持線性輸出。
二、測(cè)量低介電常數(shù)液位時(shí)的顯著缺點(diǎn)
脈沖雷達(dá)(尤其是傳統(tǒng)低頻脈沖雷達(dá),如 26GHz 及以下)在低介電場(chǎng)景中存在固有局限性,主要源于弱反射信號(hào)的檢測(cè)難度:
1. 低頻脈沖雷達(dá)(26GHz 及以下):波束寬、能量分散
波束角過(guò)大導(dǎo)致能量浪費(fèi):26GHz 脈沖雷達(dá)的波束角通常為 8°-12°(直徑 1 米的天線在 10 米距離處波束直徑達(dá) 1.7 米),信號(hào)能量分散在較大區(qū)域,低介電介質(zhì)(如 ε_(tái)r=1.5 的苯乙烯)的反射信號(hào)僅為高介電介質(zhì),易被環(huán)境噪聲淹沒(méi)。
動(dòng)態(tài)范圍不足:傳統(tǒng)脈沖雷達(dá)的動(dòng)態(tài)范圍多為 80-90dB,對(duì)弱信號(hào)(≤-80dBm)的檢測(cè)能力有限,在介電常數(shù)≤1.3 的介質(zhì)中易出現(xiàn) “信號(hào)丟失”,導(dǎo)致測(cè)量跳變。
抗干擾能力弱:容器內(nèi)的支架、攪拌器等障礙物會(huì)反射部分信號(hào),與液面反射信號(hào)疊加,在弱信號(hào)場(chǎng)景下更難區(qū)分有效回波。
2. 對(duì)表面狀態(tài)敏感,精度下降
低介電介質(zhì)的表面若存在泡沫、波動(dòng)或蒸汽,會(huì)進(jìn)一步削弱反射信號(hào)。例如:
測(cè)量 ε_(tái)r=1.6 的汽油罐時(shí),若表面有 10cm 厚泡沫,26GHz 脈沖雷達(dá)的反射信號(hào)強(qiáng)度下降 30%,精度從 ±3mm 降至 ±20mm;
低溫 LNG 儲(chǔ)罐頂部的 BOG(蒸發(fā)氣)會(huì)形成蒸汽層,低頻脈沖雷達(dá)信號(hào)穿過(guò)時(shí)衰減嚴(yán)重,需頻繁校準(zhǔn)才能維持測(cè)量穩(wěn)定性。
3. 高頻脈沖雷達(dá)(80GHz)的局限性(相對(duì)優(yōu)勢(shì)中的不足)
雖然 80GHz 脈沖雷達(dá)(屬于脈沖技術(shù)范疇)在低介電測(cè)量中表現(xiàn)優(yōu)于低頻,但仍存在限制:
對(duì)安裝精度要求高:80GHz 雷達(dá)波束角僅 3°-5°,若安裝傾斜 1°,在 10 米距離處波束偏移 17cm,可能偏離液面,導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度下降 50%;
成本較高:80GHz 脈沖雷達(dá)的射頻芯片和天線加工難度大,成本是 26GHz 的 2-3 倍,在中小型儲(chǔ)罐項(xiàng)目中經(jīng)濟(jì)性不足。
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