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定華雷達知識講堂｜調頻連續(xù)波雷達簡介
一直以來，工業(yè)生產(chǎn)場合里儲罐內介質的計量方面，都是一個比較困難的問題。大多是安裝了液位測量的儀表，但是由于技術原因，這些儀表也只能用于監(jiān)控，不能用于計量。最早采用的是壓力式液位傳感器，其原理就是把壓力信號轉換成液位信號，但是精度無法達到計量的要求。從20世紀80年代開始，采用電磁波技術的雷達液位計，開始用于液位測量，其精度只能達到10~15mm，也滿足不了計量的要求。隨著技術的成熟，調頻連續(xù)波技術的雷達液位計出現(xiàn)，使雷達計量成為現(xiàn)實。我司研究生產(chǎn)的DHE-RD-5100系列FMCW調頻連續(xù)波雷達液位計已經(jīng)可以達到±1mm的精度，滿足工業(yè)場合計量的要求。
一、調頻連續(xù)波雷達與普通雷達的區(qū)別
1.普通脈沖雷達（PTOF）
傳統(tǒng)的雷達物位計是利用超高頻電磁波經(jīng)天線向被測容器的液面發(fā)射，當電磁波到達液面后反射回來，被同一天線接收并檢測出發(fā)射波及回波的時差，從而計算出液面高度。
雷達物位計采用發(fā)射--反射--接收的工作模式。雷達物位計的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比，關系式如下：
D=CT/2
式中 D——雷達物位計到液面的距離
C——光速
T——電磁波運行時間
雷達物位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達天線的距離，從而知道液面的液位。
由于該液位計是靠時間來計算數(shù)值的，一般是采用時間拓展技術，并采用多次測量求均值方法獲得最終結果；此技術決定了其精度為5~1mm。對于一些精度要求非常高的工況，這個精度距離達到計量的要求，還有一定差距。
2.調頻連續(xù)波雷達（FMCW）
我司最新研發(fā)的調頻連續(xù)波雷達，該信號從天線發(fā)出，經(jīng)被測介質反射后，回波由天線接收。發(fā)射的信號頻率與回波接收的頻率差與測量距離成正比。通過FFT后頻率差唄轉化為頻譜差，進而換算出測量距離?？偭砍虦p去測量距離，即為實際的液位高度。
二、普通脈沖雷達與調頻連續(xù)波雷達的比較
對于普通脈沖雷達，脈沖的時間行程可以直接返回到不受溫度影響的石英振蕩器。對于調頻連續(xù)波雷達，必須采用昂貴的振蕩器溫度穩(wěn)定裝置，或安裝內部的參考源，通常需要不斷地進行自動校準。
采用普通脈沖雷達測量的雷達僅在很少的工作時間內向振蕩系統(tǒng)供電，采用調頻連續(xù)波雷達的雷達液位計在整個工作過程期間，約有一半的時間需向振蕩系統(tǒng)供電。
普通脈沖的雷達液位計制造成本相對較低，調頻連續(xù)波的雷達液位計制造成本相對較高。
對于普通脈沖雷達，精度一般可以達到±3~±10mm；對于調頻連續(xù)波雷達，精度可以達到±1mm。
對于普通脈沖雷達，量程一般可以達到30M；對于調頻連續(xù)波雷達，量程最大可以達到超過100M。
對于普通脈沖雷達，測量介質的揮發(fā)，結晶等物理特性有可能對測量產(chǎn)生影響；對于調頻連續(xù)波雷達，其波束角更小，能量能更集中，穿透性更強，適用于液面波動劇烈，帶攪拌等比較惡劣的工況。