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介質(zhì)的相對介電常數(shù)對導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的影響
發(fā)布時(shí)間:2021-04-26 09:58:36

導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是依據(jù)時(shí)域反射原理(TDR)為基礎(chǔ)的雷達(dá)液位計(jì),采用高頻振蕩器作為電磁脈沖發(fā)生體,發(fā)射電磁脈沖,沿導(dǎo)波纜或?qū)РU向下傳播,當(dāng)遇到被測介質(zhì)表面時(shí),雷達(dá)液位計(jì)的部分電磁脈沖被反射回來,形成回波。并沿相同路徑返回到脈沖發(fā)射裝置,通過測量發(fā)射波與反射波的運(yùn)行時(shí)間,經(jīng) t=2d/c 公式,計(jì)算得出液位高度。

導(dǎo)波雷達(dá)圖1.png

根據(jù)圖(a)所示,導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)發(fā)射電磁脈沖時(shí),在通過導(dǎo)波纜頂部的時(shí)候,由于距發(fā)射端較近,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)虛假回波,可通過濾除虛假回波,來消除干擾。電磁脈沖沿導(dǎo)波纜向下傳播時(shí),當(dāng)信號到達(dá)被測介質(zhì)表面時(shí),回波一部分會(huì)被反射,并在回波曲線上產(chǎn)生一個(gè)階躍性變化。另外一部分信號仍然會(huì)繼續(xù)向下傳播,直到損耗在不斷發(fā)射中。液位計(jì)通過檢測出液位回波和頂部發(fā)射回波之間的時(shí)間差,根據(jù)這個(gè)時(shí)間差,經(jīng)過智能化信號處理器,進(jìn)行計(jì)算就可以得到液位的高度。

從圖(b)可以看出,在空罐的時(shí)候,沒有液位就不會(huì)檢測到液位回波信號,但是頂部虛假回波同樣會(huì)存在,電磁脈沖傳輸?shù)綄?dǎo)波纜的底部,罐底會(huì)產(chǎn)生一個(gè)回波。假如罐體內(nèi)有兩種不相溶的介質(zhì),由于密度不同,兩種介質(zhì)會(huì)分為上下兩層。如果且這兩種介質(zhì)的介電常數(shù)相差極大,那么就可以通過回波信號的不同來判斷兩種介質(zhì)的界面,進(jìn)而計(jì)算出兩種介質(zhì)的高度以及界面的高度。由于電磁脈沖是通過導(dǎo)波纜向下傳播,信號衰減比較小,因而可以測量低介電常數(shù)的介質(zhì)。一般情況下被測介質(zhì)的相對介電常數(shù)越大,反射回來的脈沖信號就越強(qiáng)。也就更容易區(qū)分出虛假回波。更容易得到真實(shí)液位。比如水比甲醇更容易測量。

介質(zhì)的相對介電常數(shù)是表征介質(zhì)極化的一個(gè)物理量,它是由介質(zhì)本身的屬性決定的。因此,介質(zhì)不同,相對介電常數(shù)也不同。被測介質(zhì)的介電常數(shù)大小直接影響高頻脈沖信號的反射率。當(dāng)電磁脈沖到達(dá)介質(zhì)表面時(shí),電磁波會(huì)發(fā)生反射和折射。相對介電常數(shù)越大,則反射的損耗越小,相反相對介電常數(shù)越小,則發(fā)射的損耗越大,信號衰減的越嚴(yán)重。當(dāng)被測介質(zhì)的電導(dǎo)率大于10mS/cm,則會(huì)全部反射回來,即回波信號越強(qiáng)。由于過小的相對介電常數(shù)會(huì)導(dǎo)致信號極度衰減。因而每一種導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)都具有一項(xiàng)最小相對介電常數(shù),確保雷達(dá)液位計(jì)能夠正常使用。不同公司的導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不同,對最小相對介電常數(shù)的要求也不同。