回波测距原理液位仪表在核电厂中的应用.pdf

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1、传感检测及物联网系统回波测距原理液位仪表在核电厂中的应用顾晴雯(上海核工程研究设计院，上海200233)摘要：介绍回波测距原理液位仪表中最具有代表性的超声波液位计和雷达液位计的工作原理和特点．并分析在核电厂实际选用时应考虑的各方面因素。关键词：回波测距；超声波液位计；雷达液位计；核电厂0引言返回波的能量．影响测量精度．所以应根据测量范围的大小选择合适的发射频率和能量液位是各种工业过程中的重要参数之一．液位测声波在气体中的传播速度与温度有关．例如O~C量方法有很多，按工作原理可分为浮力式、差压式、

2、回时为33lrrds．而100℃时为387m／s．为了提高测量的准波测距式、热导式等等。工艺介质条件以及工况条件确度．仪表自身一般带有温度测量元件和补偿处理功不同，通常液位仪表的选型也不同随着近年来液位能。测量技术的发展．回波测距原理液位仪表的应用越来1．2特点越广泛。其中最具有代表性的是超声波液位计和雷达超声波液位测量的优点：测量与介质不接触，安液位计，在核电厂也逐步有所应用．所以了解这两类装维护方便，精度高，能适用于有毒、腐蚀性或高粘度液位计的原理和特点并加以比较．对核电厂液位测量等特殊场合

3、的液位测量．应用广泛仪表的正确选型是十分必要的缺点：声速受传播介质的温度、压力影响大．只能1超声波液位计用于低压常压容器或敞开容器的测量．不能用于密闭高压容器。也不能用于真空容器1．1原理超声波液位计是回波测距原理液位仪表中最早2雷达液位计进入工业过程市场的。超声波液位计是利用超声波在2．1原理液面处反射原理进行液位高度检测．即应用回波测距目前雷达液位计有两种测量技术：脉冲波技术和原理工作的。超声波探头向液面发射超声波脉冲．经调频连续波(FMCW)技术脉冲波测距是通过天线周过一定时间后．探头接收

4、到从液面反射回来的回声脉期性地向被测液面发射微波脉冲．当接收到被测液面冲．只需知道声速和容器高度．即可计算得出容器中上反射回来的回波后．测量两者时间差来计算液位．的液位高度：关系式和超声波液位计类似．只是传播速度不是超声H=L——CxAt／2波速度而是微波速度调频连续波技术测量液位是用式中．C为超声波在空气中传播速度：为超声间接方法来测量距离由于时差很小．直接测量较难脉冲来回传播时间：日为被测液位：为超声波传感器达到高精度．故采用转换成频率量的方式进行测量。辐射面至罐底零位的距离不同的超声波频率

5、适用于不同量程的超声波液发射一个频率被线性调制的微波连续信号．频率线性位计。一般规律是量程越小．超声波频率越高；量程越上升．所接收到的回波信号频率也是线性上升的两大．超声波频率越低这是因为超声波的能量在发射者的频率差将比例于离目标的距离．以此测得液位和返回经过的介质中会被衰减．低频长波的能量相对如今随着高精度测时技术的成熟发展．与FMCW雷达较大，能传播更长的空间．但超声波能量太强，被测液液位计相比成本较低的脉冲式雷达液位计成为主流面会产生大量空化气泡．导致能量消耗．反而会降低产品．尤其对一般的

6、工业过程测量应用来说．其精度足够满足需求作者简介：顾晴雯(1983一)，硕士，工程师，从事核电站过2．2结构及特点程测量与控制的研究3-作。雷达液位计结构上分为两类：天线式和导波式收稿日期：2015．02．02天线式是用天线来发射与接收微波．微波在自由空间自动化应用i2015i6期82传感检测及物联网系统传播。在被测液面上反射：导波式是以金属导波体插量效果雷达微波是电磁波．电磁波在传播过程中不人被测介质．微波沿金属导波体传播．在被测液面上受传播介质稳定程度的影响．只与其介电常数有关。反射通过天线

7、来发射微波并接收回波．为非接触式介电常数越稳定就越有利于电磁波传播．介电常数过测量，是雷达液位计的主要形式。小的介质难以测量当空气中含高介电性的粉末粉非接触式雷达液位计盲区小．精度高．不受压力尘．例如铁合金等．会影响液位测量效果。正由于微波变化、真空、温度变化、惰性气体、烟尘、蒸汽等环境影的传播波速几乎不受环境影响．所以雷达液位计测量响．安装简便，适用于温度、压力变化大，有惰性气体精度较超声波液位计更高．并且可以适应一些超声波或蒸汽存在的场合但是对于介电常数较小的介质技术难以胜任的工况。如高温、

8、高压、湍流、蒸汽、泡(8r<2)难以i见4量。但如果安装空间过于狭小，或罐内结沫、挥发等。对于核电厂来说．一般容器内不会有高介构复杂．会导致回波复杂．测量较易受干扰．精度会大电性的粉末粉尘．因此对于测量精度要求较高且存在大降低。上述工况的测点．可考虑选用雷达液位计以某核电导波式雷达液位计采用接触式测量．仪表传感部厂安注箱液位测量为例．安注箱的中压注射主要是用分是一个金属导波体(杆式或柔性缆式)，安装时从测于某种事故工况．当该事故发生时．安注箱的硼水在量罐的顶部伸人．直达罐底导波式雷达液位计采用几