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測量介質惹起的非接觸式雷達液位計誤差剖析
摘要:液位測量辦法有很多種，其中雷達液位計以其耐磨損、耐老化功能高、測量分辨率初等優點在工業中失掉了普遍使用。現引見非接觸式雷達液位計的任務原理，并就介質的溫度、壓力和成分惹起的非接觸式雷達液位計誤差停止重點剖析，zui初依據某電廠的使用實例對非接觸式雷達液位計停止了誤差剖析。
0引言
雷達液位計是應用電磁波在被測物料面上的反射及其在空間的行程工夫來測量物位的，其抗攪擾功能好、耐低溫高壓、耐老化功能好、裝置方便且精度高，所以使用越來越普遍。隨著液位測量技術的開展，雷達液位計己逐步成爲主流的工業液位計之一，并普遍使用于電力范疇，對該類儀表的誤差剖析，有助于研討目前雷達液位計在電廠設計中使用的合感性，并可指點電廠設計任務。
1、非接觸式雷達液位計測量原理
雷達液位計周期性地向被測物料面發射電磁波脈沖，當接納到被測物料面上反射回來的回波后，測量兩者工夫差，即電磁波脈沖的行程工夫，來計算物料面的間隔，如圖1所示，即:
h=H-t/2(1)式中，h爲液位;H爲罐高;:爲電磁波速度;t爲電磁波脈沖從發射到接納到回波的行程工夫。
雷達液位計原理表示圖
2、非接觸式雷達液位計的誤差剖析
由式(1)可以看出，液位h和罐高H是固定的，電磁波脈沖工夫t次要取決于液位計自身的元器件質量和回波處置軟件等，因而，惹起雷達液位計誤差的次要要素是電磁波在介質中的傳達速度。
2.1電磁波的傳達速度
電磁波在真空中的傳達速度由下式給出:
式中，Go爲電磁波在真空中的傳達速度，Eo爲真空介電常數，Uo爲真空磁導率。
介電常數E是介質的一個特性，它影響電荷互相作用力的大小，介電常數越大，兩個電荷之間的作用力越小。真空中的介電常數。0=8.854 X 10-12 F/m。某種介質的介電常數對真空介電常數的比被稱爲介電常數Er，它是一個無量綱的參數，即:
在使用電磁波來檢測物位時，被測物料的介電常數一是十分重要的，它會影響到電磁波的傳達速度，關于介電一常數低的被測物料，局部電磁波能量將穿入物料，剩下的局部能量將從料面上反射。當介電常數Er<2時，非接觸式雷達液位計將難以完成測量。
電磁波的磁感應強度矢量對電磁波的速度影響次要表現在磁導率U，磁導率Ur是介質內磁導率U與真空磁導率Uo的比。就電磁波在非磁性氣體和蒸汽中的傳達速度而言，磁導率的影響微乎其微，而與介電常數相比，它對電磁波的反射也沒有本質的影響。關于在被測物料上方的非磁性氣體，其磁導率Ur=1。
由于不同介質的介電常數不同，因而電磁波在其內的傳達速度也不一樣，某一介質中的傳達速度由下式給出:
式中，C爲電磁波在介質中的傳達速度;Co爲電磁波在真空中的傳達速度;Er爲介電常數;Ur爲磁導率。
2.2 誤差剖析
關于非接觸式雷達液位計，氣相介質的溫度、壓力、氣體成分等參數變化會惹起電磁波傳達速度變化，由于傳達介質的介電常數會變化，從而惹起雷達液位計誤差。氣相介質的介電常數由下式給出:
式中，Er爲氣相介質的介電常數;ErN爲介質在規范形態下一的介電常數;Tn爲規范形態下的溫度，即273 K;Pn爲規范形態下的壓力，即100 kPa ; T爲進程溫度;P爲進程壓力。
式((5)中，一些常用氣體在規范形態下的介電常數如表1所示。
將式(5)代入式(4)中，便失掉在實踐工況下，電磁波在氣相介質中的傳達速度爲:
公式6
常用氣體在規范形態下的介電常數Er n
由式(5)和式(6)，就可以依據實踐的工況條件，即氣相介質的溫度、壓力、氣體成分等參數，計算出不同氣相介質的介電常數和電磁波的傳達速度，從而計算出雷達液位計在實踐工況條件下的誤差，同時可以獨自剖析進程溫度和壓力的變化惹起的誤差。
3 某電廠設計中非接觸式雷達液位計誤差剖析
從某電廠設計文件的信息中可以看出，非接觸式雷達液位計次要使用在罐體和地坑中，大局部儀表的測量精度要求爲士2.5%。上面以其中某零碎的水箱液位測量爲例，就某電廠設計中的非接觸式雷達液位計停止誤差剖析。
3.1狀況引見
某零碎的水箱液位測量選用非接觸式雷達液位計，當液位降至低整定值時，翻開補水閥門，當液位升至高整定值時，封閉補水閥門。儀表次要數據狀況如表2所示。
某零碎非接觸式雷達液位計的次要數據
儀表的測量環境良好，無泡沫、粉塵、液面動搖、結晶等狀況，依據電廠zui終選用儀表的相關材料，采用儀表的精度可以到達士2 mm.
3.2儀表誤差剖析
罐體的上部介質是氮氣，由表1中數據可以查得，氮氣在規范形態下的介電常數ErN爲1.000 576，進程相對壓力P爲1.134 kPa，進程溫度T爲65.6 0C，即338.6 K，將以上數據代入式(5)和式((6)，失掉儀表在實踐工況下的介電常數和電磁波傳達速度:
通常雷達液位計是在規范形態下的空氣中校準的，則校準時，介質的介電常數由表1可查得爲1.000633，代入式(4)，可求得校準的電磁波傳達速度爲:
由以上計算剖析可以得出，只需供貨商可以保證儀表自身元器件和處置軟件的質量，并保證儀表在現場正確裝置，依據實踐工況條件，儀表可以滿足其給出的士2mm的精度保證，同時儀表選型也滿足工藝要求的士2.5%精度。以上剖析也證明了非接觸式雷達液位計的精度的確比擬高，適用于很多精度要求高的場所。
4 結語
本文引見了非接觸式雷達液位計的任務原理，并就介質的溫度、壓力和成分惹起的非接觸式雷達液位計誤差停止了重點剖析，zui初依據某電廠的使用實例對非接觸式雷達液位計停止了誤差剖析，有助于研討目前雷達液位計在電廠中使用和選型的合感性。
本文的某電廠非接觸式雷達液位計誤差剖析實例中，環境條件無泡沫、粉塵、液面動搖、結晶等狀況，因而儀表自身的任務環境條件很好，在其他雷達液位計使用場所，假如環境條件比擬惡劣，或許裝置罐體和地坑的構造復雜，再或許裝置方式不當，都有能夠對雷達液位計的精度發生影響，因而在后續剖析中可以針對詳細狀況，在本文的剖析辦法根底之上，思索其他要素的影響。