摘要：脉冲串雷达液位变送器是一种新型的液位测量仪表，在实际应用中正确地选择和安装是保证脉冲串雷达液位变送器正常工作的关键。通过对其原理和工作特性的了解，说明了在实际应用中正确选择和安装脉冲串雷达液位变送器时应注意的问题，从而准确地测量液体的液位，达到监控的目的。
在石油化工行业中，液位测量是一个非常普遍且重要的工艺参数。目前，国内外测量液位仪表种类繁多，在自动控制中起着十分重要的作用。根据检测方式的不同，液位测量仪表大体分为电容式、差压式、超声波式、浮筒式、激光式、微波式、雷达式、射线式、振动式等几大类，各类仪表的工作原理各不相同。根据工艺介质的特性和测量要求的不同，正确选择和使用液位仪表，是保证液位仪表正常可靠工作的关键。在笔者曾参加的工程项目中，多次选用了脉冲串雷达液位变送器应用在不同的场合，从此类仪表投运的效果看，用户反映运行状况良好，测量准确，工作稳定可靠，未出现任何故障现象。
1脉冲串雷达液位变送器的原理
脉冲串雷达液位变送器与导波雷达液位变送器不同。导波雷达液位变送器运用了TDR原理（时域反射原理），TDR发生器产生一个沿导波杆向下传送的电磁脉冲波，当遇到比先前传导介质（空气或蒸发气）介电常数大的液体表面时脉冲被反射，用超高速计时电路来计算脉冲波的传导时间，电磁脉冲波传输距离S=Vt，从而达到的液位测量。脉冲串雷达变送器是以脉冲串雷达技术和等时采样电路（EST）为基础的一种变送器。
它可以发射5．8或6．3GHz微波能量的短脉冲串，然后由液体表面反射，根据D=CT/2计算距离，然后用储槽高度计算出液位，其原理见图1所示。非接触式脉冲串雷达变送器是诞生的24VDC回路供电的液位变送器。耗电少，响应快，并且比大多数回路供电的雷达变送器使用更方便，它的工作性能更佳，是导波雷达变送器技术又一次重大进展，为绝大多数过程液位的应用场合提供了完善的解决方案。
根据脉冲串雷达变送器的原理，Z大的液位测量范围应该是传感器偏置（+）+储槽高度，但是由于噪声和介质的结垢会急剧地降低测量的可靠性，安全正常的测量范围一般从图2中的安全区以下
到Z低液位测量值，图2中的截止距离为传感器基准点到喇叭形天线（或绝缘杆）下端面的距离加上50mm。
2脉冲串雷达液位变送器的特性
常规雷达液位变送器通过空问传播电磁波，而脉冲串雷达液位变送器采用绝缘杆或喇叭形天线传播电磁波能量，故而它具有雷达液位仪的全部性能，又有*的优点。介质的相对密度和介电常数（1．7<ar<100）变化对测量均无影响，5．8或6．3GHz的工作频率，在扰动、泡沫和较强的蒸发等严酷工况下仍具有*的性能，因为它采用传输时间来测量液位，介电常数不同，反射传输的时问是一样的，无须信号的处理和辨别。
由于电磁波是恒定的，编程组态时，只需输入量程等有关参数，不需要任何迁移来改变量程，不需现场标定。采用两线制回路供电，降低了能耗，信号的衰减保持在Z小程度，输出到波导体的信号能量可以非常小，约为0．01mw，避免了干扰，脉冲串雷达变送器采用一个平面偏振的微波束，通过旋转改变它的性能，适当的定向可以减少不需要的目标的反射，降低侧壁的反射（多路的）并使直接由液面反射的能量Z大，能更好地满足不同测量方式的需要。
3脉冲串雷达液位变送器天线的选型原则
由于脉冲串雷达液位变送器是靠天线发送和接收电磁波，故天线的选择是脉冲串雷达液位变送器选型的关键点，表1是各类脉冲串雷达液位变送器天线的技术规格。
天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，具有方向性，辐射与接收无Z大方向的天线称为全向天线，有一个或多个Z大方向的天线称为
定向天线。定向天线由于具有Z大辐射或接收方向，因此能量集中，增益相对全向天线要高，适合于远距离点对点通信，同时由于具有方向性，抗干扰能力比较强。绝缘杆天线和喇叭形天线原理上属于定向天线，但绝缘杆天线的抗干扰能力要比喇叭形天线的抗干扰能力相对要弱一些，测量的距离要短一些。6”喇叭形天线发射的能量比4”喇叭形天线的抗干扰能力要强一些，同等介电常数的液体下测量的距离要更长一些。在实际运用当中，绝缘杆天线常用于相对平静的液体液面测量，而喇叭形天线常用于扰动的或含有泡沫的液体液面测量。不管哪种天线其耐受的温度和压力近似成反比的关系，当环境温度升高时，其天线的耐压就会下降，当环境温度降低时，其天线的耐压就会上升。
4脉冲串雷达液位变送器的安装应用
脉冲串雷达液位变送器可以测量储罐和中间储槽清洁的液面，可以测量扰动和有泡沫的反应器的液面，可以测量具有扰动、泡沫和介电常数变化的混合容器和配料容器的液面，也可以测量具有扰动、泡沫和介电常数变化的油池或污水池的液面，在前3种情况下一般是封闭的容器，顶置式安装为，见图2，该种安装方式简便，安装费用低。对于Z后一种情况是敞口池，设计中采用顶探照式，悬挂在敞口池的上方，此种方式需要附加配套的仪表安装支架来固定脉冲串雷达液位变送器，来达到测量要求。
由于脉冲串雷达液位变送器的不同天线发射脉冲时都有一个散射角（又称辐射角或波束角），散射模式Z理想的应该是辐射的液体表面Z大，触及在容器中其他物体的表面Z小，包括储槽的壁。在散射波3dB的情况下，绝缘杆天线的散射角是25°，4”喇叭形天线的散射角是25°，6”喇叭形天线的散射角是17°。比较理想的情况是应该将脉冲串雷达液位变送器安装在距离储槽中心半径的一半处，为信号提供一个到达液体表面无障碍的通道。但是在大多数的情况下，储槽上可能安装有其他的设备，而工程上又不希望测量值受到影响，这时可以用下面数学的方法计算在知道天线的散射角a的情况下，脉冲串雷达液位变送器应该安装离储槽边缘多远的位置。
在图3中，储槽Z低测量液位在AB线的位置，AB为储槽的直径，OA为储槽的半径，∠AEF—a为脉冲串雷达液位变送器的散射角，AEC—a／2，储槽顶到Z低测量液位的高度为D，所以tagAEC—tag（a／2）一AC长度／D，推导出AC长度一Dtag（a／2），天线的散射角是已知的，则可计算出AC长度。如果实际的Z低测量液位在AB线以下，以上条件不变的情况下，则测量时散射波就会从槽壁上反射回去，造成虚假液位；如果实际的Z低测量液位在AB线以上，以上条件不变的情况下，则测量时散射波就不会反射到槽壁上去，就不会造成虚假液位。因此在设计过程中，计算出AC的长度，只要保证脉冲串雷达液位变送器安装在以储槽的圆心为圆心，以OC为半径的圆的区域内，就可以准确测量出储槽的液位。以上方法不仅适用于脉冲串雷达液位变送器，而且适用在储槽顶上安装的雷达类液位测量仪表，保证液位测量准确。
当储槽顶部不允许安装脉冲串雷达液位变送器的时候，这时只能在储槽的侧面安装旁通管来测量液位，而脉冲串在狭窄的旁通管里面会遇到管壁的发射，造成虚假液位，测量会不准确，这时就要改用导波雷达液位变送器来进行测量。
5结束语
*的脉冲串技术，抗干扰能力强，极快的液位跟踪性，无需PC机组态，探头联结器脉冲串雷达液位变送器的可快速拆装性以及可任意的数字通讯选择等，因此在测量呈现出相对密度和介电常数变化、蒸发显著、满罐和空罐、扰动、中度的泡沫和结垢的储存容器的液位问题中有着广泛的应用。为了能使脉冲串雷达液位变送器可靠地工作，必须考虑各种因素，做到选型合理，安装位置合适，配线及接地正确。通过对原理和安装方面知识的了解，会在实际应用中更加得心应手。
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