摘要:液位測(cè)量辦法有很多種，其中雷達(dá)液位計(jì)以其耐磨損、耐老化功能高、測(cè)量分辨率初等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)中失掉了普遍使用。現(xiàn)引見非接觸式雷達(dá)液位計(jì)的任務(wù)原理，并就介質(zhì)的溫度、壓力和成分惹起的非接觸式雷達(dá)液位計(jì)誤差停止重點(diǎn)剖析，最初依據(jù)某電廠的使用實(shí)例對(duì)非接觸式雷達(dá)液位計(jì)停止了誤差剖析。
0引言
雷達(dá)液位計(jì)是應(yīng)用電磁波在被測(cè)物料面上的反射及其在空間的行程工夫來測(cè)量物位的，其抗攪擾功能好、耐低溫高壓、耐老化功能好、裝置方便且精度高，所以使用越來越普遍。隨著液位測(cè)量技術(shù)的開展，雷達(dá)液位計(jì)己逐步成爲(wèi)主流的工業(yè)液位計(jì)之一，并普遍使用于電力范疇，對(duì)該類儀表的誤差剖析，有助于研討目前雷達(dá)液位計(jì)在電廠設(shè)計(jì)中使用的合感性，并可指點(diǎn)電廠設(shè)計(jì)任務(wù)。
1、非接觸式雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量原理
雷達(dá)液位計(jì)周期性地向被測(cè)物料面發(fā)射電磁波脈沖，當(dāng)接納到被測(cè)物料面上反射回來的回波后，測(cè)量兩者工夫差，即電磁波脈沖的行程工夫，來計(jì)算物料面的間隔，如圖1所示，即:
h=H-t/2(1)式中，h爲(wèi)液位;H爲(wèi)罐高;:爲(wèi)電磁波速度;t爲(wèi)電磁波脈沖從發(fā)射到接納到回波的行程工夫。
雷達(dá)液位計(jì)原理表示圖
2、非接觸式雷達(dá)液位計(jì)的誤差剖析
由式(1)可以看出，液位h和罐高H是固定的，電磁波脈沖工夫t次要取決于液位計(jì)自身的元器件質(zhì)量和回波處置軟件等，因而，惹起雷達(dá)液位計(jì)誤差的次要要素是電磁波在介質(zhì)中的傳達(dá)速度。
2.1電磁波的傳達(dá)速度
電磁波在真空中的傳達(dá)速度由下式給出:
式中，Go爲(wèi)電磁波在真空中的傳達(dá)速度，Eo爲(wèi)真空介電常數(shù)，Uo爲(wèi)真空磁導(dǎo)率。
介電常數(shù)E是介質(zhì)的一個(gè)特性，它影響電荷互相作用力的大小，介電常數(shù)越大，兩個(gè)電荷之間的作用力越小。真空中的介電常數(shù)。0=8.854 X 10-12 F/m。某種介質(zhì)的介電常數(shù)對(duì)真空介電常數(shù)的比被稱爲(wèi)絕對(duì)介電常數(shù)Er，它是一個(gè)無量綱的參數(shù)，即:
在使用電磁波來檢測(cè)物位時(shí)，被測(cè)物料的絕對(duì)介電常數(shù)一是十分重要的，它會(huì)影響到電磁波的傳達(dá)速度，關(guān)于絕對(duì)介電一常數(shù)低的被測(cè)物料，局部電磁波能量將穿入物料，剩下的局部能量將從料面上反射。當(dāng)介電常數(shù)Er<2時(shí)，非接觸式雷達(dá)液位計(jì)將難以完成測(cè)量。
電磁波的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量對(duì)電磁波的速度影響次要表現(xiàn)在磁導(dǎo)率U，絕對(duì)磁導(dǎo)率Ur是介質(zhì)內(nèi)磁導(dǎo)率U與真空磁導(dǎo)率Uo的比。就電磁波在非磁性氣體和蒸汽中的傳達(dá)速度而言，磁導(dǎo)率的影響微乎其微，而與絕對(duì)介電常數(shù)相比，它對(duì)電磁波的反射也沒有本質(zhì)的影響。關(guān)于在被測(cè)物料上方的非磁性氣體，其絕對(duì)磁導(dǎo)率Ur=1。
由于不同介質(zhì)的絕對(duì)介電常數(shù)不同，因而電磁波在其內(nèi)的傳達(dá)速度也不一樣，某一介質(zhì)中的傳達(dá)速度由下式給出:
式中，C爲(wèi)電磁波在介質(zhì)中的傳達(dá)速度;Co爲(wèi)電磁波在真空中的傳達(dá)速度;Er爲(wèi)絕對(duì)介電常數(shù);Ur爲(wèi)絕對(duì)磁導(dǎo)率。
2.2 誤差剖析
關(guān)于非接觸式雷達(dá)液位計(jì)，氣相介質(zhì)的溫度、壓力、氣體成分等參數(shù)變化會(huì)惹起電磁波傳達(dá)速度變化，由于傳達(dá)介質(zhì)的介電常數(shù)會(huì)變化，從而惹起雷達(dá)液位計(jì)誤差。氣相介質(zhì)的絕對(duì)介電常數(shù)由下式給出:
式中，Er爲(wèi)氣相介質(zhì)的絕對(duì)介電常數(shù);ErN爲(wèi)介質(zhì)在規(guī)范形態(tài)下一的絕對(duì)介電常數(shù);Tn爲(wèi)規(guī)范形態(tài)下的溫度，即273 K;Pn爲(wèi)規(guī)范形態(tài)下的壓力，即100 kPa ; T爲(wèi)進(jìn)程溫度;P爲(wèi)進(jìn)程壓力。
式((5)中，一些常用氣體在規(guī)范形態(tài)下的絕對(duì)介電常數(shù)如表1所示。
將式(5)代入式(4)中，便失掉在實(shí)踐工況下，電磁波在氣相介質(zhì)中的傳達(dá)速度爲(wèi):
公式6
常用氣體在規(guī)范形態(tài)下的絕對(duì)介電常數(shù)Er n
由式(5)和式(6)，就可以依據(jù)實(shí)踐的工況條件，即氣相介質(zhì)的溫度、壓力、氣體成分等參數(shù)，計(jì)算出不同氣相介質(zhì)的絕對(duì)介電常數(shù)和電磁波的傳達(dá)速度，從而計(jì)算出雷達(dá)液位計(jì)在實(shí)踐工況條件下的誤差，同時(shí)可以獨(dú)自剖析進(jìn)程溫度和壓力的變化惹起的誤差。
3 某電廠設(shè)計(jì)中非接觸式雷達(dá)液位計(jì)誤差剖析
從某電廠設(shè)計(jì)文件的信息中可以看出，非接觸式雷達(dá)液位計(jì)次要使用在罐體和地坑中，大局部儀表的測(cè)量精度要求爲(wèi)士2.5%。上面以其中某零碎的水箱液位測(cè)量爲(wèi)例，就某電廠設(shè)計(jì)中的非接觸式雷達(dá)液位計(jì)停止誤差剖析。
3.1狀況引見
某零碎的水箱液位測(cè)量選用非接觸式雷達(dá)液位計(jì)，當(dāng)液位降至低整定值時(shí)，翻開補(bǔ)水閥門，當(dāng)液位升至高整定值時(shí)，封閉補(bǔ)水閥門。儀表次要數(shù)據(jù)狀況如表2所示。
某零碎非接觸式雷達(dá)液位計(jì)的次要數(shù)據(jù)
儀表的測(cè)量環(huán)境良好，無泡沫、粉塵、液面動(dòng)搖、結(jié)晶等狀況，依據(jù)電廠最終選用儀表的相關(guān)材料，采用儀表的精度可以到達(dá)士2 mm.
3.2儀表誤差剖析
罐體的上部介質(zhì)是氮?dú)猓杀?中數(shù)據(jù)可以查得，氮?dú)庠谝?guī)范形態(tài)下的絕對(duì)介電常數(shù)ErN爲(wèi)1.000 576，進(jìn)程相對(duì)壓力P爲(wèi)1.134 kPa，進(jìn)程溫度T爲(wèi)65.6 0C，即338.6 K，將以上數(shù)據(jù)代入式(5)和式((6)，失掉儀表在實(shí)踐工況下的絕對(duì)介電常數(shù)和電磁波傳達(dá)速度:
通常雷達(dá)液位計(jì)是在規(guī)范形態(tài)下的空氣中校準(zhǔn)的，則校準(zhǔn)時(shí)，介質(zhì)的絕對(duì)介電常數(shù)由表1可查得爲(wèi)1.000633，代入式(4)，可求得校準(zhǔn)的電磁波傳達(dá)速度爲(wèi):
由以上計(jì)算剖析可以得出，只需供貨商可以保證儀表自身元器件和處置軟件的質(zhì)量，并保證儀表在現(xiàn)場(chǎng)正確裝置，依據(jù)實(shí)踐工況條件，儀表可以滿足其給出的士2mm的精度保證，同時(shí)儀表選型也滿足工藝要求的士2.5%精度。以上剖析也證明了非接觸式雷達(dá)液位計(jì)的精度的確比擬高，適用于很多精度要求高的場(chǎng)所。
4 結(jié)語
本文引見了非接觸式雷達(dá)液位計(jì)的任務(wù)原理，并就介質(zhì)的溫度、壓力和成分惹起的非接觸式雷達(dá)液位計(jì)誤差停止了重點(diǎn)剖析，最初依據(jù)某電廠的使用實(shí)例對(duì)非接觸式雷達(dá)液位計(jì)停止了誤差剖析，有助于研討目前雷達(dá)液位計(jì)在電廠中使用和選型的合感性。
本文的某電廠非接觸式雷達(dá)液位計(jì)誤差剖析實(shí)例中，環(huán)境條件無泡沫、粉塵、液面動(dòng)搖、結(jié)晶等狀況，因而儀表自身的任務(wù)環(huán)境條件很好，在其他雷達(dá)液位計(jì)使用場(chǎng)所，假如環(huán)境條件比擬惡劣，或許裝置罐體和地坑的構(gòu)造復(fù)雜，再或許裝置方式不當(dāng)，都有能夠?qū)走_(dá)液位計(jì)的精度發(fā)生影響，因而在后續(xù)剖析中可以針對(duì)詳細(xì)狀況，在本文的剖析辦法根底之上，思索其他要素的
