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西門子雷達(dá)物位計(jì)的工作原理及其應(yīng)用
一、序言 
高爐上的物位量是鋼鐵行業(yè)中一個(gè)非常重要的丈量數(shù)據(jù)，它對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)的質(zhì)量控制、進(jìn)步生產(chǎn)效率和進(jìn)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(diǎn)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(gè)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(hù)量低、丈量度高的經(jīng)濟(jì)性的解決方案。 
自2002年Siemens推出了Sitrans LR400型雷達(dá)物位計(jì)，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(dá)物位計(jì)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(yīng)用在高爐的物位丈量領(lǐng)域，積累了大量寶貴的經(jīng)驗(yàn)，并贏得了客戶的信任。
西門子雷達(dá)物位計(jì)的工作原理及其應(yīng)用 
二、西門子雷達(dá)物位計(jì)的丈量原理 
西門子Sitrans LR400型雷達(dá)物位計(jì)是*款專門針對(duì)粉狀固體的丈量特點(diǎn)而研發(fā)的非接觸式雷達(dá)物位計(jì)。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(jìn)一步擴(kuò)大LR400雷達(dá)物位計(jì)在固體物位丈量市場(chǎng)上的上風(fēng)，推出了用于固體丈量的雷達(dá)物位計(jì)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(hào)。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(dá)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(dá)波能夠在粗糙的固體表面zui大程度地被反射回雷達(dá)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(shí)進(jìn)行雷達(dá)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(gè)相位差，這個(gè)相位差通過一個(gè)快速傅立頁的轉(zhuǎn)換后，形成一個(gè)頻譜，而這個(gè)頻譜與雷達(dá)物位計(jì)丈量的間隔呈一個(gè)線性的關(guān)系。因此，通過對(duì)鋸齒波的相位的檢測(cè)即可得到一個(gè)高精度的物位信號(hào)。由于采用了FMCW的丈量原理，使雷達(dá)波能夠*的"射"向丈量介質(zhì)，使其抗干擾能力加強(qiáng)，"失波"的可能性降到zui低，從而進(jìn)步了它的可靠性。 
西門子雷達(dá)物位計(jì)的工作原理及其應(yīng)用
3、 它采用了四線制的設(shè)計(jì)。四線制的設(shè)計(jì)保證了儀表有足夠的功率來發(fā)射足夠強(qiáng)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(hào)，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(dá)在以前的基礎(chǔ)上，作了很多大的改進(jìn)，使其能夠更好的滿足固體丈量的需求。 
1、 新了瞄準(zhǔn)器的設(shè)計(jì)，并將瞄準(zhǔn)器作為新的固體型雷達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)配置，而不加任何用度。瞄準(zhǔn)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(xué)品粉末也能得到較強(qiáng)的信號(hào)。 
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(chǎng)的要求。 
西門子雷達(dá)物位計(jì)的工作原理及其應(yīng)用
3、 改進(jìn)了LR400的固體算法，使它能夠?qū)ｉT適用于各種復(fù)雜的固體丈量工況。 
4、 由于采用了新的算法，使其導(dǎo)波性能得到很大的進(jìn)步，因此增加了延長管（zui長至592mm的天線設(shè)計(jì)）的選項(xiàng)，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(jì)了新的PTFE的平面防塵窗口，使它即使是在粉塵揚(yáng)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(gè)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(jì)、激光物位計(jì)、投標(biāo)尺等丈量方式。 
通過比較得出，雷達(dá)物位計(jì)在高爐上的應(yīng)用可以充分固體型雷達(dá)的特點(diǎn)，性價(jià)比是非常高的，而且通過多年的研究和試驗(yàn)，LR400在這一領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)處于的地位，為高爐的物位丈量應(yīng)用提供了一個(gè)客戶可以接受的較為理想的解決方案。 
西門子雷達(dá)物位計(jì)的工作原理及其應(yīng)用