摘要：脈沖串雷達(dá)液位變送器是一種新型的液位測(cè)量?jī)x表，在實(shí)際應(yīng)用中正確地選擇和安裝是保證脈沖串雷達(dá)液位變送器正常工作的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)其原理和工作特性的了解，說(shuō)明了在實(shí)際應(yīng)用中正確選擇和安裝脈沖串雷達(dá)液位變送器時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題，從而準(zhǔn)確地測(cè)量液體的液位，達(dá)到監(jiān)控的目的。

在石油化工行業(yè)中，液位測(cè)量是一個(gè)非常普遍且重要的工藝參數(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外測(cè)量液位儀表種類(lèi)繁多，在自動(dòng)控制中起著十分重要的作用。根據(jù)檢測(cè)方式的不同，液位測(cè)量?jī)x表大體分為電容式、差壓式、超聲波式、浮筒式、激光式、微波式、雷達(dá)式、射線(xiàn)式、振動(dòng)式等幾大類(lèi)，各類(lèi)儀表的工作原理各不相同。根據(jù)工藝介質(zhì)的特性和測(cè)量要求的不同，正確選擇和使用液位儀表，是保證液位儀表正常可靠工作的關(guān)鍵。在筆者曾參加的工程項(xiàng)目中，多次選用了脈沖串雷達(dá)液位變送器應(yīng)用在不同的場(chǎng)合，從此類(lèi)儀表投運(yùn)的效果看，用戶(hù)反映運(yùn)行狀況良好，測(cè)量準(zhǔn)確，工作穩(wěn)定可靠，未出現(xiàn)任何故障現(xiàn)象。

1脈沖串雷達(dá)液位變送器的原理

脈沖串雷達(dá)液位變送器與導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器不同。導(dǎo)波雷達(dá)液位變送器運(yùn)用了TDR原理（時(shí)域反射原理），TDR發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)沿導(dǎo)波桿向下傳送的電磁脈沖波，當(dāng)遇到比先前傳導(dǎo)介質(zhì)（空氣或蒸發(fā)氣）介電常數(shù)大的液體表面時(shí)脈沖被反射，用超高速計(jì)時(shí)電路來(lái)計(jì)算脈沖波的傳導(dǎo)時(shí)間，電磁脈沖波傳輸距離S=Vt，從而達(dá)到精確的液位測(cè)量。脈沖串雷達(dá)變送器是以脈沖串雷達(dá)技術(shù)和等時(shí)采樣電路（EST）為基礎(chǔ)的一種變送器。

它可以發(fā)射5．8或6．3GHz微波能量的短脈沖串，然后由液體表面反射，根據(jù)D=CT/2計(jì)算距離，然后用儲(chǔ)槽高度計(jì)算出液位，其原理見(jiàn)圖1所示。非接觸式脈沖串雷達(dá)變送器是最新誕生的24VDC回路供電的液位變送器。耗電少，響應(yīng)快，并且比大多數(shù)回路供電的雷達(dá)變送器使用更方便，它的工作性能更佳，是導(dǎo)波雷達(dá)變送器技術(shù)又一次重大進(jìn)展，為絕大多數(shù)過(guò)程液位的應(yīng)用場(chǎng)合提供了完善的解決方案。

根據(jù)脈沖串雷達(dá)變送器的原理，最大的液位測(cè)量范圍應(yīng)該是傳感器偏置（+）+儲(chǔ)槽高度，但是由于噪聲和介質(zhì)的結(jié)垢會(huì)急劇地降低測(cè)量的可靠性，安全正常的測(cè)量范圍一般從圖2中的安全區(qū)以下

到最低液位測(cè)量值，圖2中的截止距離為傳感器基準(zhǔn)點(diǎn)到喇叭形天線(xiàn)（或絕緣桿）下端面的距離加上50mm。

2脈沖串雷達(dá)液位變送器的特性

常規(guī)雷達(dá)液位變送器通過(guò)空問(wèn)傳播電磁波，而脈沖串雷達(dá)液位變送器采用絕緣桿或喇叭形天線(xiàn)傳播電磁波能量，故而它具有雷達(dá)液位儀的全部性能，又有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。介質(zhì)的相對(duì)密度和介電常數(shù)（1．7<ar<100）變化對(duì)測(cè)量均無(wú)影響，5．8或6．3GHz的工作頻率，在擾動(dòng)、泡沫和較強(qiáng)的蒸發(fā)等嚴(yán)酷工況下仍具有優(yōu)越的性能，因?yàn)樗�采用傳輸時(shí)間來(lái)測(cè)量液位，介電常數(shù)不同，反射傳輸?shù)臅r(shí)問(wèn)是一樣的，無(wú)須信號(hào)的處理和辨別。

由于電磁波是恒定的，編程組態(tài)時(shí)，只需輸入量程等有關(guān)參數(shù)，不需要任何遷移來(lái)改變量程，不需現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。采用兩線(xiàn)制回路供電，降低了能耗，信號(hào)的衰減保持在最小程度，輸出到波導(dǎo)體的信號(hào)能量可以非常小，約為0．01mw，避免了干擾，脈沖串雷達(dá)變送器采用一個(gè)平面偏振的微波束，通過(guò)旋轉(zhuǎn)改變它的性能，適當(dāng)?shù)亩ㄏ蚩梢詼p少不需要的目標(biāo)的反射，降低側(cè)壁的反射（多路的）并使直接由液面反射的能量最大，能更好地滿(mǎn)足不同測(cè)量方式的需要。

3脈沖串雷達(dá)液位變送器天線(xiàn)的選型原則

由于脈沖串雷達(dá)液位變送器是靠天線(xiàn)發(fā)送和接收電磁波，故天線(xiàn)的選擇是脈沖串雷達(dá)液位變送器選型的關(guān)鍵點(diǎn)，表1是各類(lèi)脈沖串雷達(dá)液位變送器天線(xiàn)的技術(shù)規(guī)格。

天線(xiàn)對(duì)空間不同方向具有不同的輻射或接收能力，具有方向性，輻射與接收無(wú)最大方向的天線(xiàn)稱(chēng)為全向天線(xiàn)，有一個(gè)或多個(gè)最大方向的天線(xiàn)稱(chēng)為

定向天線(xiàn)。定向天線(xiàn)由于具有最大輻射或接收方向，因此能量集中，增益相對(duì)全向天線(xiàn)要高，適合于遠(yuǎn)距離點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，同時(shí)由于具有方向性，抗干擾能力比較強(qiáng)。絕緣桿天線(xiàn)和喇叭形天線(xiàn)原理上屬于定向天線(xiàn)，但絕緣桿天線(xiàn)的抗干擾能力要比喇叭形天線(xiàn)的抗干擾能力相對(duì)要弱一些，測(cè)量的距離要短一些。6”喇叭形天線(xiàn)發(fā)射的能量比4”喇叭形天線(xiàn)的抗干擾能力要強(qiáng)一些，同等介電常數(shù)的液體下測(cè)量的距離要更長(zhǎng)一些。在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，絕緣桿天線(xiàn)常用于相對(duì)平靜的液體液面測(cè)量，而喇叭形天線(xiàn)常用于擾動(dòng)的或含有泡沫的液體液面測(cè)量。不管哪種天線(xiàn)其耐受的溫度和壓力近似成反比的關(guān)系，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，其天線(xiàn)的耐壓就會(huì)下降，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，其天線(xiàn)的耐壓就會(huì)上升。

4脈沖串雷達(dá)液位變送器的安裝應(yīng)用

脈沖串雷達(dá)液位變送器可以測(cè)量?jī)?chǔ)罐和中間儲(chǔ)槽清潔的液面，可以測(cè)量擾動(dòng)和有泡沫的反應(yīng)器的液面，可以測(cè)量具有擾動(dòng)、泡沫和介電常數(shù)變化的混合容器和配料容器的液面，也可以測(cè)量具有擾動(dòng)、泡沫和介電常數(shù)變化的油池或污水池的液面，在前3種情況下一般是封閉的容器，頂置式安裝為首選，見(jiàn)圖2，該種安裝方式簡(jiǎn)便，安裝費(fèi)用低。對(duì)于最后一種情況是敞口池，設(shè)計(jì)中采用頂探照式，懸掛在敞口池的上方，此種方式需要附加配套的儀表安裝支架來(lái)固定脈沖串雷達(dá)液位變送器，來(lái)達(dá)到測(cè)量要求。

由于脈沖串雷達(dá)液位變送器的不同