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          介質的相對介電常數對導波雷達液位計的影響
          發布時間:2021-04-26 09:58:36

          導波雷達液位計是依據時域反射原理(TDR)為基礎的雷達液位計,采用高頻振蕩器作為電磁脈沖發生體,發射電磁脈沖,沿導波纜或導波桿向下傳播,當遇到被測介質表面時,雷達液位計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射裝置,通過測量發射波與反射波的運行時間,經 t=2d/c 公式,計算得出液位高度。

          導波雷達圖1.png

          根據圖(a)所示,導波雷達液位計發射電磁脈沖時,在通過導波纜頂部的時候,由于距發射端較近,會產生一個虛假回波,可通過濾除虛假回波,來消除干擾。電磁脈沖沿導波纜向下傳播時,當信號到達被測介質表面時,回波一部分會被反射,并在回波曲線上產生一個階躍性變化。另外一部分信號仍然會繼續向下傳播,直到損耗在不斷發射中。液位計通過檢測出液位回波和頂部發射回波之間的時間差,根據這個時間差,經過智能化信號處理器,進行計算就可以得到液位的高度。

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

          介質的相對介電常數是表征介質極化的一個物理量,它是由介質本身的屬性決定的。因此,介質不同,相對介電常數也不同。被測介質的介電常數大小直接影響高頻脈沖信號的反射率。當電磁脈沖到達介質表面時,電磁波會發生反射和折射。相對介電常數越大,則反射的損耗越小,相反相對介電常數越小,則發射的損耗越大,信號衰減的越嚴重。當被測介質的電導率大于10mS/cm,則會全部反射回來,即回波信號越強。由于過小的相對介電常數會導致信號極度衰減。因而每一種導波雷達液位計都具有一項最小相對介電常數,確保雷達液位計能夠正常使用。不同公司的導波雷達液位計在結構設計上不同,對最小相對介電常數的要求也不同。

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