雷达物位计在氧化铝生产中的应用

　　0　概　述

　　雷达技术起初仅用于军事,后来发展到用于监控民用飞机。现在,这种技术被广泛应用于其它行业。而将它应用到物位测量领域是近20年的事情。

　　过去,因雷达传感器的信号运行时间极短,给信号分析处理提出了极高的要求,且价格较昂贵,从而影响了雷达传感器在物位测量中的应用。随着微电子技术的发展,给雷达传感器的信号分析处理提供了很大的方便。由于雷达传感器具有非接触、耐磨损、耐老化等优点,且不受噪音、蒸汽、粉尘、混合气体、气体夹层、介质密度和湿度的影响,雷达传感器被越来越广泛地应用,甚至进入到其它测量仪表的传统领域并取而代之。

　　1　雷达传感器的测量原理

　　雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5·8GHz的雷达信号,反射回来的信号仍由天线接收。雷达脉冲信号从反射到接收的运行时间与传感器到介质表面的距离以及物位成正比。雷达传感器就是利用发射2反射2接收的原理来测量距离的。一束雷达脉冲波的发射时间为1ns,每隔277ns天线系统发射一束脉冲信号。脉冲波束的频率是3·6MHz。在发射间隔时间内天线系统作为接收装置使用。仪表分析处理运行时间小于10-9S的回波信号并在极短的一瞬间分析处理回波图。德国VEGA公司的雷达料位计,利用特殊的调整时间间隔的技术,将每秒3600000个回波图放大、定位,然后进行分析处理。因此,可以每0·1s精确细致地分析处理这些被放大的回波信号,而无须象其它雷达测量技术那样,花费很多时间分析频率。按照计算概率的方法(模糊逻辑)连续快速地进行计算和判断,找出正确的回波图,且每0·1s给出物位。雷达传感器的参数可以调整并存储在一个记忆存储器里。有一个数据库支持此记忆存储器,数据库内有常年的雷达物位测量的经验参数。

　　与人类的记忆相似,数据库的记忆是长期记忆,历史存储器相当于短时记忆,而雷达信号的图片相当于瞬间记忆。基于两个数据库的数据和实际的回波图,传感器在很短的时间内作出决定,并将虚假回波滤出。

　　2　雷达传感器的应用及特点

　　雷达信号是一种特殊形式的电磁波,其物理特性与可见光相似。雷达信号可以穿透空间,传播速度相当于光速。雷达信号是否可以被反射,取决于两个因素: (1)被测介质的导电性; (2)被测介质的介电常数。所有导电介质都能很好地反射雷达信号。雷达传感器一般可以测量所有介电常数大于1·5的介质。介质的导电性越好或介电常数越大,回波信号的反射效果越好,几乎可以测量所有介质。当其它的测量方法都无法使用或需要降低传感器的维修量时,可选用雷达传感器。雷达传感器的发射功率很小,可不受限制地应用于各种场所。在实际应用中,雷达料位计的发射功率较小,通过金属外壁可以将雷达信号完全隔断,做到准确安全地测量。雷达波不易受干扰,且能穿透塑料容器或玻璃容器进行测量,无须在容器上开孔,实现非接触测量。还可应用于各种场所,如真空测量、液位测量、粉尘位或固体料位测量。即便在飞灰、粉尘浓烈并有很强旋涡的环境下也能进行准确测量。不同的介质要安装不同的天线系统。天线是雷达传感器的眼睛,天线的形状必须适合电磁波的物理特性。天线的外形决定微波的聚焦和灵敏度,就如同麦克风的灵敏度一样。对于不同的应用和过渡条件应使用不同形式的天线系统。常见的天线系统有以下四种: (1)喇叭形天线; (2)棒式天线; (3)法兰下置型天线; (4)安装套管的天线。