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淺談雷達(dá)液位計天線和介電常數(shù)
雷達(dá)液位計天線型式
天線是雷達(dá)液位計測量液位的重要部件，雷達(dá)液位計選型主要在于選擇合適的天線型式。常用的非接觸式雷達(dá)液位計天線型式主要有以下3種：喇叭口天線、拋物面天線和平面天線。
喇叭口天線采用點(diǎn)源發(fā)射方式，雷達(dá)波為發(fā)散的球面波，主要用于不需要設(shè)置導(dǎo)波管的拱頂罐的液位測量。由于整個喇叭口天線處于儲罐中，并且有幾乎與罐環(huán)境相同的溫度，所以可以防止在天線內(nèi)發(fā)生冷凝。
拋物面天線同樣采用點(diǎn)源發(fā)射方式，雷達(dá)波為發(fā)散的球面波，允許近罐壁安裝。通常用于拱頂罐，介質(zhì)主要為蠟油、渣油、瀝青等粘稠及易冷凝的高溫油品，儲罐底部都設(shè)有加熱蒸汽盤管。由于罐內(nèi)高溫（200℃左右）產(chǎn)生蒸汽使得在雷達(dá)天線部位極易形成凝結(jié)水和出現(xiàn)掛料現(xiàn)象，影響雷達(dá)液位計的準(zhǔn)確測量，而拋物面天線雷達(dá)液位計的滴水型設(shè)計有效地防止了冷凝和掛料現(xiàn)象的出現(xiàn)。而且，拋物面天線波束窄，使雷達(dá)波能量更集中，聚焦性好，能夠保證較高的測量精度。
平面天線技術(shù)（又叫陣列天線技術(shù)）采用多源發(fā)射方式，與單點(diǎn)發(fā)射源相比，由于其測量基于一個平面，而不是一個確定的點(diǎn)，因而發(fā)射出的雷達(dá)波為平面螺旋波。主要用于安裝有導(dǎo)波管的內(nèi)（外）浮頂罐的液位測量。平面天線發(fā)射的雷達(dá)波具有波束窄、能量集中的特點(diǎn)，所以與導(dǎo)波管管壁接觸部分能量很小，受導(dǎo)波管內(nèi)壁粗糙程度的影響也很小，對于油品掛壁對測量的影響小。
介電常數(shù)對雷達(dá)液位計選型的影響
雷達(dá)波到達(dá)液位表面被反射時，雷達(dá)波會被吸收而發(fā)生衰減，當(dāng)衰減過多時，雷達(dá)液位計接收不到足夠的信號，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確，這就是被測介質(zhì)的介電常數(shù)對雷達(dá)液位計的測量所產(chǎn)生的影響。
各種油品介質(zhì)的介電常數(shù)如表1所示。為了克服介電常數(shù)的影響，提高反射波能量，對于使用內(nèi)（外）浮頂罐的介質(zhì)，對于汽油、煤油等相對介電常數(shù)較小的介質(zhì)必須使用導(dǎo)波管。而對于液化氣球罐的液位測量，一方面液化氣的介電常數(shù)較低，對雷達(dá)波的反射能力很弱；另一方面液化氣氣相組分會吸收部分雷達(dá)波造成信號衰減嚴(yán)重，影響雷達(dá)液位計的準(zhǔn)確測量。