射频导纳液位计的原理与特点

正确认知射频导纳液位计河南省中原大化集团任平超（457004）摘要本文以DREXELBROOK公司的射频导纳液位计为例，从概念、结构、原理和应用几方面对射频导纳液位计进行了一系列剖析，以便使人们了解射频导纳液位计的本质，消除一些错误认识，从而更好地对其进行利用。

关键词射频导纳电容两端电极三端电极1 引言目前在化工生产中，一种新型的液位检测仪表正在向我们走近，这种仪表就是射频导纳液位计。

在传统的液位检测仪表中由于没有这个名词，以致许多人听到这个名字都感到深奥莫测，由于该产品的技术保密性，在产品说明书上对其结构原理都没有介绍，一些学术杂志上偶尔见到的一两篇关于这种仪表的论述也都主要是从应用方面进行的论述，对于仪表的实质性原理介绍的则比较含糊，使人看后有“难识庐山真面目”之感。

那么，射频导纳到底是一个什么概念，它的测量原理到底是什么，它有什么新的特性，它的使用状况又如何呢？本文将就这些问题从电子学的角度联系实际对其进行一些浅显的剖析，以帮助人们揭开其神秘面纱的一角，消除一些模糊的认识，并籍助人们对它进行正确的认知和应用。

2射频导纳的概念根据无线电的定义，射频是指频率在10KHz—300,000MHz之间的具有辐射能力的高频电波，我们也可以简单地理解为高频交流电。

导纳的直接定义就是阻抗的倒数，而阻抗又是一个什么概念呢？这还需要从电子学上做一简单解释。

在电子学线性电路计算中，为了分析正弦稳态（正弦激励下的稳态响应）电路方便，将电阻、电感、电容元件用复数的形式来表示为R，j/wc,jwl,对于一个R、C、L三个元件相串联的正弦稳态电路，其阻抗为：Z=R+ j/wc+ jwl=R+j(1/wc+wl)=R+jX这里，X=1/wc+wl，R称为电阻，X称为电抗，阻抗Z就可用电阻与电抗的串联来表示，若用导纳来表示这三个串联元件，则为：Y=1/Z=1/(R+jx)=R/|Z|2-jx/|Z|2=G+jB其中，|Z|=√（R2+X2）称为复阻抗Z的模，G=R/|Z|2称为并联电阻元件的电导，B=-X/|Z|2称为并联电抗元件的电纳，经过这种变换，以R与X相串联的电路模型就可以化成G与B相并联的等效电路模型，经过阻抗与导纳的数学变换，一个阻抗元件Z就可以有串联及并联两种相互等效的电路元件模型，这对于分析复杂正弦稳态电路提供了一种方便手段，这就是导纳术语的由来。

射频导纳料位计说明书射频导纳料位计是一种用于测量和监测储罐、槽罐等容器中物料的液位的设备。

它基于射频技术原理，通过测量物料的电磁导纳来确定物料的液位高度。

射频导纳料位计由传感器和显示仪表两部分组成。

传感器安装在储罐或槽罐的侧壁上，通过射频信号与物料产生相互作用，测量物料的电磁导纳。

显示仪表接收传感器信号，并将其转换为液位高度显示，以供操作人员查看和监控。

射频导纳料位计具有以下特点和优势：1. 非接触式测量：射频导纳料位计采用非接触式测量原理，不需要与物料直接接触，避免了污染和腐蚀的问题，同时也减少了维护和清洁的工作量。

2. 高精度测量：射频导纳料位计采用先进的射频技术，能够实现高精度的液位测量，误差范围通常在±1毫米以内，满足了对于精确液位控制的要求。

3. 多种物料适用：射频导纳料位计适用于多种液体和固体物料的测量，如水、油、化工原料等。

不同物料的电磁导纳特性不同，通过对传感器和仪表的参数设置，可以满足不同物料的测量需求。

4. 抗干扰能力强：射频导纳料位计具有较强的抗干扰能力，能够在复杂的工业环境中稳定工作。

它能够抵抗电磁干扰、温度变化和压力波动等外部因素的影响，保证测量的准确性和可靠性。

5. 易于安装和维护：射频导纳料位计具有简单的安装和维护过程，不需要对容器进行改造，只需安装传感器并连接仪表即可。

同时，射频导纳料位计的传感器具有较长的使用寿命，不易受到物料的侵蚀和损坏。

射频导纳料位计在工业生产中具有广泛的应用。

它可以用于石油化工、医药、食品加工等行业，用于储罐、槽罐、反应釜等容器的液位监测和控制。

通过实时监测物料的液位，可以及时预警和调整生产过程，提高生产效率和质量。

射频导纳料位计是一种先进的液位测量设备，通过射频技术实现对物料液位的准确测量和监测。

它具有非接触式测量、高精度测量、适用于多种物料、抗干扰能力强等优势，广泛应用于工业生产中。

通过使用射频导纳料位计，可以提高生产过程的安全性和效率，实现自动化控制和管理。

分析射频导纳物位计的测量原理介绍射频导纳物位计是一种常用的工业检测设备，广泛应用于化工、食品、医药等领域的物位测量。

本文将从测量原理介绍、工作原理说明、优缺点分析三个方面分析射频导纳物位计的特点。

测量原理介绍射频导纳物位计是基于高频信号传输的测量原理进行物位计算。

简单来说，其测量原理可以分为以下三个步骤：1.发射高频信号：导纳物位计会通过天线向被测介质中发射高频信号。

2.接受反射信号：被测介质会对导纳物位计发射的高频信号进行反射。

导纳物位计会通过接收天线接受到这个反射信号。

3.计算物位数据：由于导纳物位计知道发射信号和接收信号之间的距离，因此它能够通过计算反射信号的时间差来计算出物位数据。

工作原理说明射频导纳物位计的工作原理主要分为两种：时域反射法和频域反射法。

时域反射法是指导纳物位计通过比较发射信号和接收信号之间的时间差来计算物位数据。

这种方法的优点在于其测量精度高、数据可靠性强。

但是，其缺点是在信号反射过程中会受到干扰，从而影响测量精度。

频域反射法是指导纳物位计基于发射信号和反射信号之间的频率差异来计算物位数据。

这种方法的优点在于其不容易受到干扰，因此可以保证较高的测量精度。

缺点在于其灵敏度不高，因此不适用于某些要求高灵敏度的场合。

优缺点分析射频导纳物位计具有如下的优点：1.测量范围广：射频导纳物位计可以适用于各种液体和固体介质的物位测量，具有广泛的应用范围。

2.测量精度高：由于其采用高频信号传输的测量原理，因此具有较高的测量精度，可以满足不同领域的物位测量需求。

3.数据传输方便：射频导纳物位计可以实现数据传输，并且通过数据传输可以实现无线远程监控。

但是，射频导纳物位计也存在以下缺点：1.对环境要求高：射频导纳物位计对于环境的温度、湿度等因素有一定要求，这可能会影响其在某些特定场合的应用。

2.成本较高：射频导纳物位计的成本相对较高，不太适合一些预算有限的领域。

3.测量精度受限：射频导纳物位计虽然可以满足较高的测量精度，但在极端高温、压力等环境下，其测量精度仍可能受到限制。

SRP系列射频导纳液位计安装调试说明书金湖欧旺科技有限公司第一章概述1.1 简介本说明书适用于通用射频导纳连续物位仪表，产品适用于大多数应用场合的连续测量。

仪表广泛用于工业和民用现场，无论室内和户外，本仪表相对其他形式仪表，对现场安装条件均无特别要求。

仪表由一个电路单元，一套防爆外壳和杆式或缆式传感器组成，传感器可选多种材质，可整体或分体式安装。

1.2 原理射频导纳物位控制技术是一种从电容式物位控制技术发展起来的，防挂料性能更好，工作更可靠，测量更准确，适用性更广的物位控制技术，“射频导纳”中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数，它由阻抗成份，容性成份，感性成份综合而成，而“射频”即高频，所以射频导纳技术可以理解为用高频电流测量导纳的方法。

高频正铉振荡器输出一个稳定的测量信号源，利用电桥原理，以精确测量安装在待测量容器中的传感器上的导纳，在直接作用模式下，仪表的输出随物位的升高而增加。

射频导纳技术与传统电容技术的区别在于测量参量的多样性，三端驱动屏蔽技术和增加的两个重要电路，这些是根据在实践中的宝贵经验改进而成的。

上述技术不但解决了连接电缆屏蔽和温漂问题，也解决了垂直安装的传感器根部挂料问题。

所增加的两个电路是高精度振荡驱动器和交流鉴相采样器。

对一个强导电性物料的容器，由于物料是导电的，接地点可以被认为在传感器绝缘层的表面，对仪表传感器来说仅表现为一个电容和电阻组成的复阻抗，从而引起两个问题。

第一个问题是物料本身对传感器相当于一个电容，它不消耗变送器的能量，（纯电容不耗能），但挂料对传感器等效电路中含有电阻，则挂料的阻抗会消耗能量，从而将振荡器电压拉下来，导致桥路输出改变，产生测量误差。

我们在振荡器与电桥之间增加了一个驱动器，使消耗的能量得到补充因而会稳定加在传感器的振荡电压。

第二个问题是对于导电物料，传感器绝缘层表面的接地点覆盖了整个物料及挂料区，使有效测量电容扩展到挂料的顶端，这样便产生挂料误差，且导电性越强误差越大。

雷达液位计的工作原理及选型1、雷达液位计的工作原理雷达液位计是利用超高频电磁波经天线向被探测容器的液面发射，当电磁波碰到液面后反射回来，仪表检测出发射波及回波的时差，从而计算出液面的高度。

被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。

雷达液位计主要由发射和接收装置、信号处理器、天线、操作面板、显示等几部分组成。

发射一反射一接收是雷达液位计工作的基本原理。

它分为时差式和频差式。

时差式是发射频率固定不变，通过测量发射波和反射波的运行时间，并经过智能化信号处理器，测出被测液位的高度。

这类雷达液位计的运行时间与液位距离的关系为：t=2d/c。

式中C为电磁波传播速度，C=300000km/s;d为被测介质液位和探头之间的距离，m;t为探头从发射电磁波至接收到反射电磁波的时间，s。

频差式是测量发射波与反射波之间的频率差，并将这频率差转换为与被测液位成比例关系的电信号。

这种液位计的发射频率不是一个固定频率，而是一等幅可调频率。

2、雷达液位计的特点及主要性能参数雷达液位计在易燃、易爆、强腐蚀性、高温、粘稠等恶劣的测量条件下，更显示出其的性能，特别适用于大型立罐和球罐等的测量。

不同厂家液位计的性能有所差异，详见厂家有关资料。

对其性能的了解，有利于雷达液位计的正确运用。

3、雷达液位计的选型天线是雷达液位计关键部件，天线的形状决定雷达波的聚焦和灵敏度。

喇叭口天线适用于绝大多数场合，聚焦特性特别好。

现场许多储罐都选用此类型天线，但不适用于腐蚀性介质的测量。

杆式天线的安装法兰尺寸小，化学稳定性好，易清洗，对冷凝水的粘附不敏感，特别适用于测量腐蚀性介质(如硫磺)及较窄的安装短管里进行高精度测量。

法兰下置型天线适用于高温介质、腐蚀性介质或不能在顶部安装的环境。

抛物面天线聚焦性好，不受加热蒸汽的影响，特别适用于带加热蒸汽的大型容器的罐内测量，如渣油、沥青等的测量，测量范围可达40m4、雷达液位计的安装尽量避免在发射角内有造成假反射的装置，如限位开关、温度传感器等。

雷达液位计的测量原理、特点与应用摘要：雷达液位计是一种非接触式无可动部件、真正免维护的液位测量仪表。

该仪表经过多年的应用及技术改进，目前广泛应用于石化行业，并得到了用户的认可。

本文简要介绍了雷达液位计的2种不同的测量原理，根据其特点与优点，指出了适合应用的场合及安装要求。

关键词：雷达液位计脉冲微波调频连续波应用雷达液位计是20世纪60年代中期国外开始生产使用的新技术产品。

它是一种采用微波测量技术、非接触式的液位测量仪表。

在初期，它主要用于海船油槽液位测量。

它克服了以前使用机械式接触型液位仪表的诸多缺点，比如清洗的困难和维修的不便等。

随后，雷达液位计被用于在岸上储罐液位的测量以及炼油装置中液位的测量。

随着石油化工行业的不断发展，雷达液位计的应用范围日益广泛，特别是高精度的特点得到了国际计量机构的认证，满足贸易交接的物料计量要求[1]。

一、雷达液位计的测量原理与特点雷达液位计是利用超高频电磁波经天线向被测容器的液面发射，当电磁波到达液面后反射回来，被同一天线接收并检测出发射波及回波的时差，从而计算出液面高度[2]。

雷达液位计有2种工作模式，分别对应两种测量原理。

1.脉冲微波方式(PTOF)这种方式是一种“俯视式”时间行程测量系统，测量系统经过天线以固定的带宽周期地发射某一固定频率的微波脉冲，在被测物料表而产生反射后由雷达系统所接收。

天线接收反射的微波脉冲并将其传给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微波脉冲在物料表而所产生的回波，并据此计算液位(如图1所不)，将被测液位距离成正比关系的时间再转换为电信号。

2.调频连续波方式(FMCW)这种方式的雷达液位计的微波源是x波段的旅控振荡器，天线发射的微波是频率被线形调制的连续波，当回波被天线接收到时，微波发射频率已经改变。

发射波与回波的频率差正比于天线到液面的距离，以此计算出液位高度。

二、PTOF法与FMCW法的比较对于PTOF方法，脉冲的时间行程可以直接返回到不受温度影响的石英振荡器。

射频导纳液位计使用范围及特性
射频导纳物位控制器是使用射频导纳物位控制技术设计制作的一种新型物位测量仪表。

射频导纳测量技术，简单的说就是使用高频电流测量系统导纳的方法。

点位射频导纳技术与电容技术不同，它采用了三端技术，使得测量参量多样化。

射频导纳技术由于引入了除电容以外的测量参量，尤其是电阻参量，使得仪表测量信号信噪比提高，从而大幅度提高了仪表的分辨力、准确性和可靠性；测量参量的多样性也有力地拓展了仪表的可靠应用领域。

使得产品防挂料（传感器粘附之物料称为挂料）性能更好、工作更可靠、测量更准确、适用性更广的物位控制技术。

该产品主要由传感器模块、电子模块和其它一些连接器件构成。

传感器单元主要包括三部分：测量探极、屏蔽极及接地端。

被测物料的高度反映为测量探极与容器壁间导纳的变化情况，当物料到达开关工作点时，电子单元作出反应，驱动继电器动作，输出开关信号。

屏蔽极可防止由于电极上有挂料而产生误动作信号，仅当物料真正达到设置点时，才输出开关控制信号。

适用范围及特点：
微波物位控制器采用先进的射频导纳技术，克服了电容式物位开关不能消除导电挂料影响的缺陷。

具有如下特点：
1、通用性强：适用于各种场合，可检测颗粒、飞灰、导电、非导电液体、粘稠物料；
2、抗粘附电路：先进的抗粘附电路设计，可以消除物料的粘附而产生虚假错误信号；。