西門子雷達物位計的工作原理及其應用
一、序言 
高爐上的物位量是鋼鐵行業(yè)中一個非常重要的丈量數(shù)據(jù)，它對于鋼鐵生產(chǎn)的質(zhì)量控制、進步生產(chǎn)效率和進步生產(chǎn)安全性起著非常重要的作用。高爐上的的物位丈量點包括兩種介質(zhì)的丈量：爐頂?shù)V料的物位丈量和罐車的鐵水的液位丈量。 
但是，由于這些工況的過程溫度都非常的高（一般都超過300℃），高爐上的物位丈量一直是個困難。長期以來，各大鋼鐵制造廠商一直致力于尋找一種使用壽命長、性能可靠、維護量低、丈量度高的經(jīng)濟性的解決方案。 
自2002年Siemens推出了Sitrans LR400型雷達物位計，之后這款在固體丈量領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能的雷達物位計不斷贏得客戶的青睞，*迅速增長。經(jīng)過近幾年的不斷鉆研，Siemens公司將LR400應用在高爐的物位丈量領(lǐng)域，積累了大量寶貴的經(jīng)驗，并贏得了客戶的信任。
西門子雷達物位計的工作原理及其應用 
二、西門子雷達物位計的丈量原理 
西門子Sitrans LR400型雷達物位計是*款專門針對粉狀固體的丈量特點而研發(fā)的非接觸式雷達物位計。因此這款產(chǎn)品一經(jīng)推出后，其優(yōu)異的固體丈量性能為其贏得了大量的訂單，尤其是在水泥、面粉等存在大量粉塵影響的產(chǎn)業(yè)中，表現(xiàn)出色，已經(jīng)成為很多客戶的產(chǎn)品。 
2005年2月，Siemens公司為了進一步擴大LR400雷達物位計在固體物位丈量市場上的上風，推出了用于固體丈量的雷達物位計固體型LR400。 
LR400之所以能夠在固體丈量領(lǐng)域取的如此優(yōu)異的業(yè)績，這是由于： 
1、 它使用24GHz高頻微波作為丈量信號。根據(jù)波的特性：速度=波長*頻率，我們可以得知24GHz高頻的微波的波長較其他頻段的雷達波的波長要短的多。一般的講，固體料面的外形是傾斜而且粗糙的，較小的波長可以zui大程度上保證發(fā)射出往的雷達波能夠在粗糙的固體表面zui大程度地被反射回雷達探頭。 
2、 采用FMCW（連續(xù)調(diào)頻）的工作原理。FMCW的基本丈量原理是：探頭同時進行雷達波的發(fā)射和接受，類似通訊中的"全雙工"；LR400采用了鋸齒型的微波，發(fā)射波和經(jīng)固體表面發(fā)射后形成的回波之間產(chǎn)生一個相位差，這個相位差通過一個快速傅立頁的轉(zhuǎn)換后，形成一個頻譜，而這個頻譜與雷達物位計丈量的間隔呈一個線性的關(guān)系。因此，通過對鋸齒波的相位的檢測即可得到一個高精度的物位信號。由于采用了FMCW的丈量原理，使雷達波能夠*的"射"向丈量介質(zhì)，使其抗干擾能力加強，"失波"的可能性降到zui低，從而進步了它的可靠性。 
西門子雷達物位計的工作原理及其應用
3、 它采用了四線制的設(shè)計。四線制的設(shè)計保證了儀表有足夠的功率來發(fā)射足夠強的能量來滿足惡劣的丈量條件：LR400能夠丈量介電常數(shù)低至1.5的介質(zhì)（自然界盡大部分的介質(zhì)的介電常數(shù)大于1.5）；量程zui大可至50米。 
4、 由于使用高頻的信號，使其發(fā)射的角度可以做到zui小8度角，使LR400能夠zui大程度上避開固定干擾的影響。 
另外，推出的西門子固體型LR400雷達在以前的基礎(chǔ)上，作了很多大的改進，使其能夠更好的滿足固體丈量的需求。 
1、 新了瞄準器的設(shè)計，并將瞄準器作為新的固體型雷達的標準配置，而不加任何用度。瞄準器可以保證LR400即使用于介質(zhì)表面傾斜角度較大的工況，介電常數(shù)較低的化學品粉末也能得到較強的信號。 
2、 提供了2"、3"、4"三種不同尺寸的喇叭天線的選擇，能夠更好地滿足不同的現(xiàn)場的要求。 
西門子雷達物位計的工作原理及其應用
3、 改進了LR400的固體算法，使它能夠?qū)ｉT適用于各種復雜的固體丈量工況。 
4、 由于采用了新的算法，使其導波性能得到很大的進步，因此增加了延長管（zui長至592mm的天線設(shè)計）的選項，使其能夠滿足一些安裝立管較長、倉頂過厚的安裝條件的工況。 
5、 另外，設(shè)計了新的PTFE的平面防塵窗口，使它即使是在粉塵揚氣非常大的工況中也能非常的穩(wěn)定的工作。
三、結(jié)束語 
在國內(nèi)，由于高爐的料位丈量比較特殊，所以一直沒有一個理想的解決方案。曾經(jīng)采用過的丈量方案有：α射線物位計、激光物位計、投標尺等丈量方式。 
通過比較得出，雷達物位計在高爐上的應用可以充分固體型雷達的特點，性價比是非常高的，而且通過多年的研究和試驗，LR400在這一領(lǐng)域的應用已經(jīng)處于的地位，為高爐的物位丈量應用提供了一個客戶可以接受的較為理想的解決方案。 
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