淺談雷達液位計天線和介電常數

雷達液位計天線型式

天線是雷達液位計測量液位的重要部件，雷達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。

喇叭口天線采用點源發射方式，雷達波為發散的球面波，主要用于不需要設置導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，并且有幾乎與罐環境相同的溫度，所以可以防止在天線內發生冷凝。

拋物面天線同樣采用點源發射方式，雷達波為發散的球面波，允許近罐壁安裝。通常用于拱頂罐，介質主要為蠟油、渣油、瀝青等粘稠及易冷凝的高溫油品，儲罐底部都設有加熱蒸汽盤管。由于罐內高溫（200℃左右）產生蒸汽使得在雷達天線部位極易形成凝結水和出現掛料現象，影響雷達液位計的準確測量，而拋物面天線雷達液位計的滴水型設計有效地防止了冷凝和掛料現象的出現。而且，拋物面天線波束窄，使雷達波能量更集中，聚焦性好，能夠保證較高的測量精度。

平面天線技術（又叫陣列天線技術）采用多源發射方式，與單點發射源相比，由于其測量基于一個平面，而不是一個確定的點，因而發射出的雷達波為平面螺旋波。主要用于安裝有導波管的內（外）浮頂罐的液位測量。平面天線發射的雷達波具有波束窄、能量集中的特點，所以與導波管管壁接觸部分能量很小，受導波管內壁粗糙程度的影響也很小，對于油品掛壁對測量的影響小。

介電常數對雷達液位計選型的影響

雷達波到達液位表面被反射時，雷達波會被吸收而發生衰減，當衰減過多時，雷達液位計接收不到足夠的信號，導致測量不準確，這就是被測介質的介電常數對雷達液位計的測量所產生的影響。

各種油品介質的介電常數如表1所示。為了克服介電常數的影響，提高反射波能量，對于使用內（外）浮頂罐的介質，對于汽油、煤油等相對介電常數較小的介質必須使用導波管。而對于液化氣球罐的液位測量，一方面液化氣的介電常數較低，對雷達波的反射能力很弱；另一方面液化氣氣相組分會吸收部分雷達波造成信號衰減嚴重，影響雷達液位計的準確測量。