Учебное пособие Нижний Новгород 2015 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное

Радарные уровнемеры

Радарный метод измерения уровня заключается в следующем (рис. 6.13). Излученный радарным уровнемером 2 СВЧ-сигнал отражается от поверхности контролируемой среды и принимается обратно. Для создания СВЧ-сигнала применяются технологии с непрерывным частотно-модулируемым излучением (FMCW – frequency-modulated continuous-wave) или импульсным излучением сигнала. При реализации технологии FMCW расстояние от уровнемера до уровня контролируемой среды определяется косвенным путем. Измеряется раз- ница ∆f , ГГц, между частотами излученного f₁ и отраженного f₀ микроволново- го сигнала, как показано на графике, отображающем зависимость частоты из- лучения прямого I и обратного II сигналов от времени (рис. 6.13, б).

Значение разности частот ∆f прямо пропорционально расстоянию до кон- тролируемой среды h₁, м. В результате можно определить высоту уровня кон- тролируемой жидкости h, м, по формуле
h  H  h₁ , (6.8)
где H – расстояние от дна емкости до приемника радарного уровнемера, м.
В связи с наличием конструктивных элементов емкости вблизи распро- странения сигналов уровнемера происходит образование паразитарных эхо- сигналов III и IV (рис. 6.13, в), которые создают смесь сигналов с большим раз- бросом амплитуды. Для учета паразитных эхо-сигналов при обработке измере- ний используют установленное на уровнемере программное обеспечение, осно- ванное на методе быстрого преобразования Фурье.
При применении технологии импульсного излучения сигнала рас- стояние h₁ определяется по времени прохождения СВЧ-сигнала от излуча- теля уровнемера до контролируемой среды и обратно ∆t. Данный способ позволяет исключить преобразования Фурье, однако требует использова- ния специальных средств обработки сигнала.
Применение технологии импульсного излучения имеет ряд преимуществ перед технологией FMCW, а именно: простота разделения сигналов; меньшее энергопотребление; высокая надежность.

Рис. 6.13. Радарный метод измерения (а – принципиальная схема работы радарного уровнемера; б – график для определения расстояния при использовании технологии FMCW; в – паразитарные отражения при использовании технологии FMCW): 1 – емкость; 2 – радар- ный уровнемер; 3 – электронный блок; 4 – излученный сигнал (I); 5 – отраженный сигнал (II); 6 – паразитарные эхо-сигналы (III, IV)

10.