物位计测量技术难点解决方案

　　与超声波物位计相比，雷达物位计的微波信号是在不同介电常数的分界面上反射的。介电常数是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母ε表示，单位为F/m ,它通常随温度和介质中传播的电磁波的频率变化而变化。介电常数越大，对电荷的束缚能力越强；介电常数越小，则绝缘性愈好。某种电介质的介电常数与真空介电常数之比εr称为该电介质的相对介电常数。常见物料的相对介电常数如表1所示。

　　微波以光速传播，速度几乎不受介质特性的影响，传播衰减也很小，约0.2dB/km .回波信号强弱很大程度上取决于被测液面上的反射情况。在被测液面上的反射率除了取决于被测物料的面积和形状外，主要取决于物料的相对介电常数εr.相对介电常数高，反射率也高，得到的回波强度高；相对介电常数低，物料会吸收部分微波能量，回波强度较低。对于普及型的雷达液位计，通常要求被测物料相对介电常数εr 〉4; 对于更低介电常数的物料，要求增设波导管来增强回波信号，或选用较复杂的雷达，通常测量下限为εr》 2.对于测量介电常数高或导电的物料时，有效量程要下降很多，如20m量程的雷达物位计，若用于测量煤粉，有效量程最多为7m对于测量介电常数低的塑料粒子等，测量效果也不好。

　　3.2 脉冲与调频连续波雷达物位计

　　微波物位计按使用微波的波形可分为脉冲波和调频连续波两大类。

　　3.2.1 脉冲雷达物位计

　　脉冲雷达的发射原理比较简单，即雷达向距离为 R 的目标发送一个高频脉冲，微波遇到介质后被反射回来，测得发送与接收的延迟时间，利用式（1）即可求得距离。但是，由于其靠时间来计算数值，因此，需要对事件精确到几+皮秒（1ps = 10-12s） .

　　假设记录时间的芯片最高精度为 50Ps ,按式（l） 可得到其测量误差距离精度为：△R= △t×c=15mm, 即脉冲雷达如果仅靠时间来处理数据，其最高精度为15mm .所以，早期脉冲雷达大都采用时间拓展的方法来进行时间的准确测量与记录，外加多次测量求平均的办法。但采用拓展时间以及平均法求值，其最终精度要达到 5~10mm具有一定的难度。

　　3.2.2 调频连续波雷达物位计

　　调频连续波（FMCW）雷达的原理为发送具有一定带宽、频率线性变化的连续信号，再对接收到的连续信号进行快速傅里叶变换，通过发送与接收信号的频率差来计算两个信号的时间差，最后与脉冲波雷达物位计一样，由时间差得到对应的距离值。FMCW雷达能够获取很高的精度，其精度主要取决于压控振荡器的线性度和温漂。