摘要: 介绍了球状天线雷达物位计在大型煤仓整体改造中煤位测量的应用。

关键词: 调频连续波非接触式 雷达物位计

启达煤矿地上储煤仓原采用进口的物位开关进行煤位测量，它利用的是射频导纳原理。每个储煤仓安装了6个物位开关，4个储煤仓共计安装了24个。由于开关本身只能测量出开关量信号，不能连续反应出储煤仓的实际煤位，故存在很大的测量盲区。在实际生产使用过程中，由于射频导纳物位开关的误报拒报，导致运行人员很难判断储煤仓的实际煤位，影响正常生产。

更换成 DelataGWR 调频连续波雷达物位计后，基本消除了以上问题，实现了储煤仓煤位模拟量的连续测量显示，减少了检修成本，为企业带来了明显的经济效益，设备的维护量几乎降为零。

1.调频雷达物位计工作原理

随着雷达波技术的不断发展，目前出现了一种采用调频连续波(FMCW) 原理进行测量的非接触式雷达波物位计，它是采用了调频连续波 (FMCW) 技术的两线制智能型物位变送器，由于采用 K 段高频电磁波，可保证雷达工作在一个很宽的频率范围，使其抗干扰能力加强，“失波”的可能性降到了*低，极佳的时间基准稳定性使其具有更佳的重复性。

早期的调频连续雷达是采用平均频率计数的方式，对回波中频信号进行处理以获取回波中的距离信息。该方法结构简单，精度较高，但只能适用于单目标的场合。20世纪80年代以后，随着计算机技术的飞速发展，调频连续雷达回波中频的处理普遍采用数字信号处理的方法获取回波中频的距离谱，

根据其所处距离位置来测量距离。这种方法主要是进行FFT运算，计算出回波在距离轴上的功率谱曲线，可充分利用调频连续雷达的高距离分辨率和高测距精度的特点，适用于更为复杂的目标环境，是近距离微波测距的重要手段。调频连续波雷达与脉冲雷达相比，连续波不仅能够消除距离盲区，而且采用大的带宽能够获得高的距离分辨率和测距精度，在高精度近距离测量领域得到广泛应用。

调频雷达波物位计工作原理为非接触式雷达，不受压力，温度，泡沫，粉尘或介电常数的影响，采用高频 K 波段雷达波，无论是选择直接测量或是 TBF 模式，他们几乎可以测量任何介质，与常见的脉冲雷达相比 FMCW 调频连续波处理的是信号的频率差而非时间差，采用连续的信号发射与处理方式，而传统的脉冲雷达则采用信号发射、等待、接收的间歇式工作方式，FMCW 雷达具有超强的信号处理能力，确保在极其恶劣的工况环境中**稳定的测量。FMCW 雷达采用了高频电磁波信号(24～26GHz) 进行测量，内部电路在2GHz(24～26GHz) 范围进行扫频(线性递增) ，生成频率与距离的关系，在距离为1m 时，频率差有 300Hz 左右，1mm 时有0.3Hz; 如果以时间为基准，1m 距离的时间差只有3.3ns (10－9s) ，1mm 时为3.3ps(10－12s)，所以以时间为基准时需要高精度的时钟; 但对于调频连续波而言，将距离问题转换为频率差，然后通过傅立叶变换，转换成时间、距离，精度可以大大提高。同时由于调频连续波可以得到不同距离的反射频谱，通过空频谱技术，可以轻松消除各种固定的干扰和一些移动干扰。

该技术是连续波信号，因此发生功率很少，仅0.7W，不需要专业供电，仅采用两线制即可实现供电和信号送到DCS。送出的雷达波可以达到120dB强度，具有很强的抗干扰能力和粉尘穿透能力，适合储煤仓煤位的测量。DelataGWR 调频连续波雷达物位计(如图) ，由于采用 PP/PTFE 球状天线，在对储煤仓煤位进行测量时，不会因为煤尘多而导致出现堵塞喇叭口，影响测量，PP/PTFE 球状天线属于非金属，可以防止腐蚀生锈，延长设备的使用寿命。如果按以前检修方式，坏1只，修不好后重新更换，则需检修费用每只 17000 元，而采用雷达波物位计后，由于1个可以替代8个射频导纳物位开关的测量效果，节约成本效果明显。

2 使用效果

采用 FMCW 调频雷达波物位计，实现储煤仓

煤位测量，和原来采用物位开关相比，具有如下优点: ①消除重大检修安全隐患。由于储煤仓射频导纳物位开关安装在储煤仓外壁上，离地面大约20m，并且没有安全防护设施，检修极不安全，如果射频导纳物位开关故障，则必须就地检查，拆装，非常危险。检修中如不小心人或设备掉下去，轻则损坏设备，重则导致人身伤亡，存在极大的安全隐患。改造后，由于测点安装在顶部，检修维护非常方便，基本没有危险。

3结束语

球状天线FCMCW调频雷达物位计在大型储煤仓改造煤位测量应用中使用简便,性能稳定,特别是免维护大大节约成本的特点使这次改造十分成功达到了预期效果.