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介质的相对介电常数对导波雷达液位计的影响
发布时间:2021-04-26 09:58:36

导波雷达液位计是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达液位计,采用高频振荡器作为电磁脉冲发生体,发射电磁脉冲,沿导波缆或导波杆向下传播,当遇到被测介质表面时,雷达液位计的部分电磁脉冲被反射回来,形成回波。并沿相同路径返回到脉冲发射装置,通过测量发射波与反射波的运行时间,经 t=2d/c 公式,计算得出液位高度。

导波雷达图1.png

根据图(a)所示,导波雷达液位计发射电磁脉冲时,在通过导波缆顶部的时候,由于距发射端较近,会产生一个虚假回波,可通过滤除虚假回波,来消除干扰。电磁脉冲沿导波缆向下传播时,当信号到达被测介质表面时,回波一部分会被反射,并在回波曲线上产生一个阶跃性变化。另外一部分信号仍然会继续向下传播,直到损耗在不断发射中。液位计通过检测出液位回波和顶部发射回波之间的时间差,根据这个时间差,经过智能化信号处理器,进行计算就可以得到液位的高度。

从图(b)可以看出,在空罐的时候,没有液位就不会检测到液位回波信号,但是顶部虚假回波同样会存在,电磁脉冲传输到导波缆的底部,罐底会产生一个回波。假如罐体内有两种不相溶的介质,由于密度不同,两种介质会分为上下两层。如果且这两种介质的介电常数相差极大,那么就可以通过回波信号的不同来判断两种介质的界面,进而计算出两种介质的高度以及界面的高度。由于电磁脉冲是通过导波缆向下传播,信号衰减比较小,因而可以测量低介电常数的介质。一般情况下被测介质的相对介电常数越大,反射回来的脉冲信号就越强。也就更容易区分出虚假回波。更容易得到真实液位。比如水比甲醇更容易测量。

介质的相对介电常数是表征介质极化的一个物理量,它是由介质本身的属性决定的。因此,介质不同,相对介电常数也不同。被测介质的介电常数大小直接影响高频脉冲信号的反射率。当电磁脉冲到达介质表面时,电磁波会发生反射和折射。相对介电常数越大,则反射的损耗越小,相反相对介电常数越小,则发射的损耗越大,信号衰减的越严重。当被测介质的电导率大于10mS/cm,则会全部反射回来,即回波信号越强。由于过小的相对介电常数会导致信号极度衰减。因而每一种导波雷达液位计都具有一项最小相对介电常数,确保雷达液位计能够正常使用。不同公司的导波雷达液位计在结构设计上不同,对最小相对介电常数的要求也不同。