根据行业趋势为特定应用选择合适的导波雷达液位测量系统

很少有测量在应用，操作和变化方面同样普遍和广泛。该测量被定义为确定两个媒体之间的现有接口的位置。这些介质通常是流体，但它们可以是固体或固体和流体的组合。界面可存在于液体和气体，液体及其蒸气，两种液体，或颗粒或流化固体和气体之间。


许多技术可用于测量这些接口，每种接口都有自己的优势和局限性。较佳选择取决于具体应用的性质，包括要测量的过程，所需的准确度和可靠性，以及经济考虑和约束。设计工程师必须具备各种类型的测量设备的工作知识，作为选择和实施较适合特定应用的系统的指南。以下是目前使用的水平测量方法列表：
视觉
液压头
可变置换器
电容
电导
声波和超声波
雷达
光纤
核
热
激光
重量和称重传感器
旋转和振动桨
静压罐测量（HTG）
对于特定应用选择大量类型和设备以便选择可行的方法，这可能是一项艰巨的任务，特别是对于测量领域的新手或初学者而言。本文将介绍较常见的关卡技术，重点是头型和雷达。

视觉测量技术
该方法包括熟悉的应用，例如视镜，蘸棒，引线，带有砝码的钢带，以及通过透明或半透明容器简单地观察产品的存在。虽然这些技术可靠，准确且易于执行，但缺乏信号生成或传输可能限制这种使用。API手册中定义了一种自动储罐计量器（ATG），它是“一种仪器，可以连续，定期或按需自动测量和显示一个或多个储罐中的液位或空隙（储罐中的空隙）。” 通常需要传输信号并与电平成比例。带有特殊设计编码器的浮子和电缆布置用于跟踪连接到浮子的穿孔带的运动。

可变排量测量装置
当物体的重量总是比其浸入其中的等体积的流体重时，完全浸没会导致物体永不漂浮。尽管物体（置换器）从不漂浮在液体表面上，但它确实呈现液体中的相对位置，并且随着液位沿着置换器的长度上下移动，置换器经历由浮力引起的重量变化。液体 置换器位置的微小变化将用于指示或产生与水平成比例的信号。

头部水平测量
许多液位测量技术基于静水压头测量原理。从该测量中，可以推断出水平值，并且通常以线性测量（例如英尺或英寸）校准，并且直接读取水平，因此消除了转换的需要。这种液位测量装置在各种工业中都很常见。
当水箱中的水位升高时，由该水头压力产生的力被施加到换能器的测量侧，导致仪器输出增加。由头压引起的该仪器响应用于推断水平值。大气压力的变化不会影响测量，因为这些变化适用于压力传感器的两侧。
必须考虑流体的比重以建立水平和压力之间的关系。如果流体较轻，则由特定液体柱施加的压力较小。对于较重的液体，压力会更大。

空气吹扫或泡沫系统
空气吹扫或气泡系统由通常为1/2英寸管的管或液面中的1/4英寸管组成。供应空气堵塞后，管内的水位将与水箱中的水位相等。当来自调节器的空气压力增加直到管中的水被空气置换时，管上的空气压力等于置换液体所需的压力 - 并且也等于管中液体的液压头。

雷达测量概述
可以描述微波计的功能，其中应变计及其环境分为五个部分：微波电子模块，天线，罐气氛，附加传感器（主要是温度传感器）和远程（或本地）显示单元。显示器可以包括一些进一步的数据处理，例如质量的计算。通常，发射器位于容器的顶部，并且固态振荡器以选定的载波频率和波形向下发射电子波，该波形向下瞄准容器中的过程流体的表面。标准频率为10 GHz。信号由碟形或喇叭型天线辐射，可根据具体应用的需要采用各种形式。一部分波被反射回天线，在那里它被收集并发送到接收器，微处理器确定发射和反射波形的飞行时间。知道波形的速度和行程时间，可以计算从发射器到过程流体表面的距离。检测器输出基于这种差异。

接触和非接触操作
非接触式雷达探测器通过使用脉冲雷达波或频率调制连续波（FMCW）进行操作。在脉冲波操作中，发送短时雷达脉冲，并使用渡越时间计算目标距离。FMCW传感器发出连续的频率调制信号，通常是连续（线性）斜坡。频率差异 - 由发射和接收之间的时间延迟引起 - 表示距离，它直接推断出水平。
梁的低功率允许金属和非金属容器的安全安装。当处理材料是易燃的并且蒸汽空间中的材料的成分或温度变化时，可以使用雷达传感器。
接触式雷达测量装置沿线将脉冲发送到汽 - 液界面，其中材料的电介质的突然变化导致信号被部分反射。测量飞行时间，并计算信号所经过的距离。信号的未反射部分传播到探头的末端并给出零参考点的信号。接触式雷达可用于液体和小颗粒散装固体。在雷达应用中，处理材料的反射特性将影响传输的信号强度。液体具有良好的反射性??质，但固体通常不具有。当存在高浓度的灰尘颗粒或其他此类异物时，将测量这些材料而不是液体。

坦克气氛
雷达信号直接反射在液体表面上，以获得精确的液位测量。存在的任何灰尘或雾气颗粒必须没有显着影响，因为这些颗粒的直径远小于3厘米。雷达波长。对于波长较短的光学系统，情况并非如此。对于罐的蒸汽空间中的一些特定产品，可能存在轻微的测量误差; 当组合物在无蒸气和完全饱和条件之间变化时尤其如此。对于这些特定产品，可能需要进行压力和温度测量以进行补偿。这种补偿是由设备制造商提供的罐智能系统中的软件完成的。

探测结束算法
当没有从产品返回的反射时，探测结束算法可用于导波雷达。这项新技术创新提供了向下看的飞行时间，允许导波雷达液位计测量系统测量从探头安装到材料水平的距离。电磁脉冲沿金属电缆或杆传输和引导，金属电缆或杆用作表面波传输线。当表面波遇到周围介质中的不连续性时，例如介电常数的突然变化，一些信号被反射回源，在那里检测并定时。未被反射的信号部分传播并在探头末端反射。

通过时域反射测量进行界面检测
液体/液体测量可以由导波雷达提供，也称为时域反射计（TDR），其类似于脉冲雷达，但是基于导体并且与没有载波频率的电脉冲一起使用。该技术特别适用于界面测量，因为减少了信号减弱并减少了油箱几何形状的干扰。

雷达液位计测量系统
近年来，油轮船上使用的雷达级测量技术已用于炼油厂和油库。它具有高度的完整性，可抵抗几乎所有环境影响，从而实现高水平测量精度; 一个例子是批准雷达自动储罐计量器（ATG）为1/16英寸。准确性。在石油储存环境中几乎所有级别的测量都可以使用为此目的采用的雷达液位计。
虽然雷达液位计技术是过程和制造业中相对较新的引入，但它的可靠性和准确性正在得到尊重。虽然声波和超声波物位测量系统的飞行时间原理类似于雷达，但存在明显的差异。主要区别在于超声波单元产生的声波是机械的，并通过材料介质的膨胀传递声音。由于声波的传输需要介质，介质的变化会影响传播。由此产生的速度变化将影响液位测量。其他因素也会影响传输或反射信号，包括灰尘，蒸汽，泡沫，雾气和湍流。

雷达液位测量的优点和其他特点是：
通常不受蒸气空间物质和条件的影响
免于坦克中的障碍物
微处理器生成和算法计算提高了准确性和稳定性 - 可用于贸易交接应用
两线设计
温度和压力影响很小，这可以得到补偿
免受泡沫引起的错误
相对容易安装和配置
测量跨度高达300英尺
与导丝一起使用来测量液 - 液界面
有些装置是电池供电的
有些单位是无线的
广泛用于大型石油工业
在制药和食品行业中使用有限

水平测量总结
在指定液位测量仪器时，通常会检查制造商或供应商提供的数据。当用于评估来自不同制造商的设备时，该数据可能难以用于比较实际性能。应考虑仪器位置和安装，术语表达的差异，给出的详细程度和完整性以及用于获取仪器数据的方法等问题。
在非接触式液位测量应用中，安装注意事项非常重要，并列出了以下建议以帮助测量系统的整体性能：
材料特性会对测量系统操作的测量质量产生不利影响。
应避免湍流表面条件，并应在严重湍流情况下考虑消力池。
传感器上积聚的灰尘和污垢会降低传输和/或接收信号强度。
液体表面上影响能量束反射率的条件可能导致误差。对于雷达液位计测量系统，这取决于介电常数，应该高于10.低于1.5的水平可以排除雷达应用的使用。
蒸汽空间被认为对透射和反射能量束的能量是透明的。容器的蒸汽部分中对行进波形半透明的材料可以影响能量水平和波形的速度。
超声波的速度取决于压力，温度和蒸汽的成分。有时需要补偿或改变蒸汽。蒸汽的状况应该是恒定的。例如，当启动，关闭和正常操作期间条件发生变化，并且没有进行适当的补偿时，可能会导致错误。
容器的几何设计和其他条件会影响测量系统的性能。进入或离开容器的转发器和材料的配置可能导致测量误差。应避免沿光束路径在不同点形成固体。内部储罐结构引起的寄生回波和不稳定的能量反射应由测量系统打折扣。像搅拌器这样的移动部件会产生错误的反射，可以将其感知为水平测量。传感器的润湿部分应垂直于液体表面安装。应避免在传感器上形成冷凝水。应通过适当安装和补偿虚假回波来避免由锥体，喷嘴和其他几何形状的容器引起的多次反射。

根据行业趋势为特定应用选择测量技术
较近对大型石油，化工和电力行业的仪器用户进行的关于特定应用的液位测量方法的调查总结如下：
我们设施用于液位测量的主要技术是较常见的差压变送器。
仍然使用了大量的置换器。
对于流程中液体密度变化普遍存在的应用，开始使用自由空间和导波雷达。
尽管差压变送器一直用于汽包水位测量，但是利用导波雷达液位计测量系统，以便不需要补偿蒸汽鼓和引线之间的温差。
导波雷达测量是准确的，并且适用于许多类型的安全系统。
正在研究用于补偿水，蒸汽和参考腿密度的HTG应用。
在我们的设施中，我们使用超声波，电容和差压变送器，带或不带远程密封和毛细管。导波和空中雷达系统正变得越来越突出。
许多基于电容水平的测量系统正在被导波雷达液位计测量系统取代。
对于水平和界面测量应用，在可能的情况下，气泡管系统正在被导波雷达液位计测量系统取代。这部分是由于旋转计问题和管路中漏气的固有问题。
导波雷达液位计测量系统的大多数问题都可以追溯到不正确的调试，启动程序以及油箱内的障碍物，例如热电偶套管，管道支架和其他导致寄生回波的相关物品。
尽管利用毛细管密封来减轻与湿腿应用相关的其他问题（即，由于泄漏和湿腿内部的沉积污染导致的湿腿液的损失），但是过程流体中的比重变化没有得到补偿。导波雷达液位计测量技术经常取代需要湿腿的系统。