对94ghz雷达在钢铁高炉中应用分析

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1、对94GHz雷达在钢铁高炉中应用分析———浅谈俄罗斯Limaco公司ULM系列雷达摘要：当今社会，随着经济的发展，科技的进步，工业生产的趋势也日益呈现自动化、集成化和规模化。与此同时，在工业生产的过程中，雷达物位计仪表控制设备正逐渐代替人工监测、人工预报甚至人工生产流水线的生产方式，实现仪表自动化也成为现代工业生产成熟的重要标志之一，其在工业生产中正发挥着越来越大甚至不可取代的作用。因此，雷达仪表测量的可靠性和精确性必须得到确保，保证安全生产，高效生产，顺利生产。本文针对当今钢铁高炉的使用现状，探析俄罗斯军工产品Limaco雷达的独特之处。关键词：Limaco；雷达；安全

2、；钢铁；天线。正文：一、         简介钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是国家经济水平和综合国力的重要标志，钢铁发展直接影响着与其相关的国防工业及建筑、机械、造船、汽车、家电等行业。我国是钢铁生产和消费大国，粗钢产量连续多年居世界第一。伴随着全球煤炭能源价格、原料的价格等生产资源的增幅，同时也受到全球经济危机的影响，中国钢铁受到了前所未有的挑战。这就要求我国的钢铁生产在满足国内对于钢材数量需求的前提下，要不断的优化生产质量，提高生产效率，保证安全生产。所以提高工业自动化水平也是重中之重。钢铁厂中炼铁高炉部分可以说是全场的核心和基石。因此完全实现高炉自动化也就迫在眉

3、睫，首当其冲的就是高炉的眼睛———料位。然而由于高炉内的粉尘大、温度高等复杂工况使得目前高炉料位测量十分困难。现有的雷达物位计很难在高炉上得到充分的发挥，厂里的领导、各大经销商一直在苦苦寻求能够解决此问题的料位计。北京金德创业测控技术有限公司立足于钢铁工业的现实，着眼全世界高新技术优势和科技成果，经过层层筛选，不断测试，终于找到了可以完全解决高炉料位的仪表---俄罗斯军工产品Limaco雷达，此雷达具有多项技术优势，使得神秘的钢铁高炉内部不在神秘，展现在众人眼前，真正解决了钢铁高炉生产中的物位等相关问题，保证了安全、高效、顺利生产。二、Limaco雷达的独特之处1、调频技

4、术雷达物位计按工作原理来说分为两类，一种是脉冲式雷达，一种是调频式雷达。脉冲式雷达物位计工作原理是：物位计天线发射极窄的微波脉冲，这个脉冲以光速在空间传播，遇到被测介质表面，其部分能量被反射回来，被同一天线接收。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔与天线到被测介质表面的距离成正比，从而计算出天线到被测介质表面的距离。见下图而调频式雷达物位计工作原理是: 物位计天线向液面发射经频率调制的电磁波信号，被测表面返回的信号被发射天线接收，并与天线发射的瞬时频率信号比较。由于信号的频率按照一定规律不断变化，因此比较信号频率与天线到液面的直线距离成比例。可以说调频技术是脉冲技术的一个升级，使

5、得料位计上升到另一个技术层面。无论是从精度、准确度、稳定性都有了大幅提升。调频技术的使用让雷达的响应速率更快，这样即便是高炉的缓冲料斗快速进出料也能够进行精确测量。同样的，调频技术的使用也让雷达的测量精度达到了计量的级别，这样使得雷达在像高炉这样的恶劣环境中也能达到更高的测量精度和稳定性，ULM系列雷达的最高精度可达到±1mm。基于众多技术优势的原因，Limaco公司ULM系列雷达采用调频连续测量技术（FMCW）。见下图                      2、超高频率雷达物位计频率的高低是评判工作性能的一个重要指标。由于电磁波的传播不需要介质，所以空气、粉尘、蒸汽

6、等都会使发射回的信号有衰减。所以高频的雷达波能够弥补这一缺陷。Limaco公司ULM系列雷达采用世界最高94GHz调频连续波进行测量，要比西门子公司发布的78GHz频率还要高。频率较低的雷达发射的波波长比较长，在发射到斜面或者不平的介质上后，会有大量的信号反射到其他地方，使得信号反射回的比较弱，容易形成虚假回波造成错误测量。Limaco雷达发送的波长非常短，因此即使是从反应角度非常陡峭的固体上，也可以获得优质的信号反射。使得能够精确的测量。目前市场上的雷达物位计有进口的像西门子、罗斯蒙特、E+H、VEGA等等，也有大部分国产的雷达。但这些雷达全部采用的是发射频率6.3~2

7、6GHZ的微波技术。对比测量效果见下图  3、超高精度由于采用高频率调频连续波，所以无论从连续性、准确性都要远远高于脉冲雷达。所以ULM系列雷达的误差可达到±1mm。同时由于采用的测量频率是世界最高，所以波束角也是最小的。加之透镜天线的应用，最小波束角仅为4°。这样小的波束角有利于提高连续性和精度。因此可应用于更复杂的工况（对于孔径的要求小）。对于常用的圆锥形喇叭天线来说，微波的频率越高，波束的聚焦性能越好，即波束角小精度高，在实际使用中这是十分重要的，低频微波物位计有较宽的波束，如果安装不得当，将会收到内部结构产生的较多的虚