雷达液位计的常规校准分析与参考点校准方式的介绍

来源：盐城市响水县综合检验检测中心，盐城市作者：孙宇发布日期：2020-07-09 11:27:11

【摘要】雷达液位计由于具有适用范围广、计量精度高、可靠性强、维护量小等优点，所以在石油油气测量领域应用越来越广泛。雷达液位计属于通用型雷达液位计，它基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲在空间以光速传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。本文具体探讨雷达液位计的在线常规校准方式及参考点校准方式的优缺点。

1 雷达液位计原理

雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：

D=CT/2

式中：D——雷达液位计到液面的距离；C——光速；T——电磁波运行时间。

雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。

由于雷达波以光速传播C=2.9979×108m/S，1m的

电磁波往返时间为6.6nS。对于油罐这种相对高度不大的测量对象而言，要求分辨率极高，所以测量反射时间几乎不可能。为此需要采用时间延长技术，目前多采用调频连续波技术解决[1]。如图1所示：发射频率随时间线性增加，增加的斜率为k。由于回波信号频率的滞后，使得反射频率与发射信号频率之间的差频为△f=k△T，将以上两式合并后可以得到：

D=C×△f/2k

显然将时间差的测量转换为了频率差的测量，增加了测试的技术难度，增加了精度系数。

2 常规校准方式

由于雷达液位计一般测试距离多在2-10m或大于10m，在试验室很难模拟校准需要的距离，所以雷达液位计多采用在线校准方式。雷达液位计在线校准利用现场工艺条件，通过液位的改变，比较雷达液位计输出值和实际检尺测量值或其他形式液位测量值。依据《液位计计量检定规程》对雷达液位计进行多点或单一点（后面详细说明单一点的可行性）的校准，然后通过调试软件对其进行调试，使其达到测量精度要求。雷达液位计的常规在线校准方式可以保证按照规程要求进行，同时在线校准将工艺干扰及安装误差因素同时进行了校准，应此雷达液位计的实际测量精度还用高于实验室校准[2]。但是在线常规校准要利用现场工艺条件，在校准期间现场工艺设备-储罐或反应罐要停产，严重影响现场工艺生产。同时现场液位改变受工艺条件影响，稳定时间过长，所以在线常规校准时间通常较长。检尺测量或其他形式液位测量也受现场安全及技术影响使其受到制约。

3 参考点校准方式

由于在线常规校准受工艺条件影响过多，故中币交易所官网探讨参考点校准方式。参考点校准即为通过设置一个参考的反射点，对雷达液位计进行单点的校准。实际运行为：在雷达液位计的波束满量程位置设置1个反射原件，反射原件与雷达液位计的距离精确测量[3]。在校准时，通过雷达液位计对参考点的实际测量与已知数值的比对，通过比对值调试校准雷达液位计。参考点的设置，位于满量程处有两点好处：1）一般工艺液位不会达到满量程，所以校准时可以不影响正常生产；2）满量程处距离短，反射强度高，这样反射原件可以做的足够小，减少反射物的干扰，保证实际测量液位反射波的强度。

参考点的设置不宜过多，过多则干扰正常的液面反射波强度。由雷达液位计的测量原理可知：距离误差是由T或△f引起的，在满量程位置设置参考点则T或△f应所测量值非常小，亦即测量难度非常大，相对应的误差应为全量程中非常大值[4]。所以在参考点对取得T的电气原件进行数值/系数修正是可以满足全量程误差精度要求的。同时中币交易所官网考虑电气检测原件在全量程测量是体现线性误差的，则在参考点位置单点调试、数据修正是可行的。正如压力表在单点定值对全量程线性误差产生修正作用，单一参考点数值修正在雷达液位计的校准上是可行的[5]。

雷达液位计要做到参考点校准，将参考点设置在满量程处是非常必要的。一般智能仪表都有满量程和零点调整，中币交易所官网可以利用满量程调整选项对雷达液位计进行参考点校准，而不必再增加其他功能。同时利用智能仪表的显示功能和滤波功能，在校准完成后，将参考点的反射波屏蔽或标注，使之不对工艺界面反射波产生影响。此项功能在E+H，EMERSON等厂家的雷达液位计调整功能中显著应用，图2为正常及干扰波形的显示，可通过此功能将参考点反射波标注及消除。