FMCW雷达液位计：特点、安装与选型指南

调频连续波雷达物位计通常简称为 FMCW雷达物位计。它通过连续改变雷达发射频率，并分析发射信号与介质表面反射信号之间的频率差，实现距离测量，再将距离转换为液位或料位。

调频雷达液位计可用于煤炭、水泥、谷物、氧化铝、石灰石及化工原料等多种工业物位测量场景。本文介绍FMCW雷达液位计的工作特点、应用范围、雷达天线选择、安装注意事项、接线方法以及型号选型要点。

一、什么是调频连续波雷达液位计？

调频连续波雷达物位计通常简称为 FMCW雷达物位计。

其基本工作方式是在一定频率范围内连续改变雷达发射频率，并接收介质表面反射回来的信号。仪表通过分析发射信号与回波信号之间的频率差，计算雷达到介质表面的距离，再转换为液位或料位。

部分24 GHz FMCW雷达采用约1 GHz的线性扫频带宽，通过天线完成周期性扫描。不同型号的工作频率和扫频带宽存在差异，实际参数应以具体产品数据表为准。

二、调频雷达液位计有哪些特点？

1. 连续扫频测量

FMCW雷达通过连续线性扫频进行距离测量。

与单纯依靠固定频率信号的测量方式不同，调频连续波雷达通过分析发射信号和回波之间的频率差确定目标位置，适合连续液位和料位监测。

2. 可用于多种固体物料

调频雷达物位计可用于多种散装固体和工业原料，例如：

煤炭；
水泥；
谷物；
氧化铝；
石灰石；
化工原料。

在水泥、化工、环保、电力和食品等行业中，料仓和储罐的连续物位监测均可采用雷达测量方式。

3. 非接触式测量

自由空间雷达通过电磁波测量物料表面距离，通常不需要测量部件直接接触介质。

对于粉料、颗粒料以及部分腐蚀性介质，可以减少机械测量部件与介质直接接触所带来的磨损和维护问题。

三、调频雷达物位计的主要优势

调频雷达物位计的适用范围与雷达频率、天线形式、信号处理能力以及现场工况有关。

在适合的工况下，其主要特点包括：

连续非接触测量；
可用于液体或固体物料；
可根据具体型号用于较长距离物位测量；
可根据工况配置不同天线；
部分型号适合存在粉尘、蒸汽或复杂介质的工业环境；
适合储罐、料仓和过程容器。

实际测量性能应结合具体型号、介质性质、安装方式和现场工况判断。

四、雷达液位计有哪些天线形式？

雷达液位计可以根据应用条件配置不同类型的天线，例如：

喇叭口天线；
抛物面天线；
阵列天线；
棒式天线；
水滴型天线；
平面天线；
卫生型结构。

不同天线在波束角、安装尺寸、耐腐蚀能力、挂料适应性以及过程连接方面存在差异。

因此，天线选择应与介质和现场工况匹配，而不是只根据测量范围决定。

五、雷达液位计型号应该怎么选？

选择雷达液位计型号时，应重点了解实际测量环境。

需要确认的工况包括：

介质上方是否存在腐蚀性挥发气体；
是否存在大量水蒸气；
是否有大量粉尘；
介质是否容易结晶；
液面是否存在大量泡沫；
液面是否剧烈波动；
被测物料是粉状还是颗粒状；
液体是否具有较强腐蚀性；
介质黏度是否较高。

此外还应确认：

最大测量距离；
过程温度；
过程压力；
安装接口；
天线形式。

量程只是雷达选型中的一个参数，不能单独作为型号选择依据。

六、导波雷达液位计安装要注意什么？

导波雷达通过探杆或钢缆引导雷达信号，因此除了电气安装外，还需要考虑导波元件的机械位置。

1. 更换仪表前应断电

拆除原液位计或进行接线操作前，应切断仪表电源，并按照现场电气安全规定处理信号线路。

完成安装和接线检查后，再恢复供电。

2. 避开进液口和强扰动区域

导波雷达不宜直接安装在进水口、进料口或液面剧烈波动的位置。

进液流可能冲击探杆或钢缆，并造成测量波动。

安装时还应避免导波元件与以下结构直接接触：

池壁；
罐壁；
支架；
管道；
其他金属构件。

3. 保持导波杆或钢缆具有合理空间

导波钢缆如果接触金属壁面，可能产生附加反射，同时还可能造成机械磨损。

因此安装时应确保导波元件处于合理位置，并根据实际结构保持必要间距。

具体安装距离应按照仪表说明书和现场结构确定。

七、户外导波雷达如何做好电缆防水？

户外或潮湿环境中，仪表进线口是需要重点保护的位置。

电缆安装时应注意：

电缆格兰头可靠锁紧；
穿线管接口密封；
仪表外壳保持良好密封；
屏蔽电缆按照仪表要求进行接地；
电缆进入仪表前设置滴水弯。

所谓滴水弯，是使电缆在进入仪表前先形成一个向下的弯曲区域。

这样雨水或冷凝水可以在低点滴落，减少沿电缆进入仪表外壳的风险。

八、信号线绝缘测试需要注意什么？

部分工业安装项目会在信号线敷设完成后进行绝缘测试。

例如某些项目规范可能要求：

500 VDC测试电压；
60 s测试时间；
绝缘电阻≥20 MΩ。

这些属于具体工程验收条件，并不是所有雷达液位计项目的统一参数。

进行绝缘测试前，应确认仪表电子单元是否已经与线路断开，并按照仪表说明书及项目电气规范执行，避免测试电压损坏电子设备。

九、雷达液位计应该怎么接线？

雷达物位计可能采用不同的供电和信号输出方式。

接线前必须先检查：

仪表铭牌；
额定供电电压；
交流或直流供电方式；
接线端子定义；
信号极性；
接地端子。

不能仅凭其他型号的接线经验直接操作。

部分雷达液位计安装资料建议使用截面积约 0.5 mm²–2 mm² 的屏蔽双绞线。

实际电缆规格应根据以下因素确定：

仪表供电；
信号类型；
电缆距离；
线路压降要求；
现场电气规范。

十、雷达液位计典型接线步骤

现场接线通常包括以下步骤：

切断电源；
核对铭牌和供电要求；
打开仪表接线腔；
将电缆通过格兰头引入仪表；
根据端子标识连接电源和信号线；
按电气规范进行屏蔽和接地；
再次检查接线和极性；
锁紧电缆格兰头；
检查外壳密封；
确认无误后送电。

具体剥线长度、工具规格和端子操作方式应按照对应型号说明书执行。

十一、雷达液位计为什么要使用屏蔽和接地？

工业现场可能存在电机、变频器、泵、大功率电缆等电气设备，这些设备可能产生电磁干扰。

合理使用屏蔽电缆和接地可以帮助提高信号传输稳定性。

屏蔽层具体采用单端接地还是其他接地方式，应按照仪表说明书和项目电气设计要求执行。

不合理的多点接地可能形成接地回路，因此不能简单地对所有项目采用相同的接地方式。

十二、雷达液位计相关标准有什么作用？

雷达液位计相关标准主要用于规范产品设计、制造、测试、安装以及工业应用。

工程项目中应重点关注与以下内容相关的要求：

电气安全；
防爆；
环境防护；
安装；
信号接口；
项目技术规范。

标准的作用不是增加产品描述，而是帮助确认仪表是否满足实际项目的技术和安全要求。

十三、雷达液位计选型检查表

项目	需要确认的信息
介质类型	液体、粉料或颗粒料
介质名称	煤、水泥、谷物、化工原料等
测量距离	最大物位测量距离
粉尘	是否存在大量粉尘
蒸汽	是否存在明显水蒸气
腐蚀性	是否存在腐蚀性液体或气体
结晶	是否容易结晶
泡沫	是否存在大量泡沫
波动	液面是否剧烈波动
黏度	介质是否容易附着
天线	根据现场工况选择合适形式
安装接口	螺纹或法兰
接线	按铭牌及端子图执行

常见问答

Q1：什么是FMCW调频连续波雷达液位计？

FMCW雷达通过连续改变发射频率，并分析发射信号与反射信号之间的频率差计算距离，再将距离转换为液位或料位。

Q2：调频雷达液位计都使用24 GHz吗？

不是。24 GHz只是部分产品采用的工作频率。不同雷达液位计可以采用不同工作频率和扫频带宽，具体参数应以产品数据表为准。

Q3：导波雷达安装为什么要避免钢缆接触罐壁？

钢缆接触金属结构可能产生额外反射，同时长期摩擦也可能造成机械磨损，因此安装时应保持合理间距。

Q4：雷达液位计接线一定要使用0.5–2 mm²电缆吗？

不一定。该范围属于部分产品的安装要求。实际电缆规格应按照具体仪表说明书、线路距离和现场电气规范确定。

Q5：雷达液位计选型只需要确认量程吗？

不够。还应确认介质、温度、压力、粉尘、蒸汽、腐蚀、结晶、泡沫、黏度以及安装接口等条件。

Q6：户外雷达液位计为什么要设置电缆滴水弯？

滴水弯可以减少雨水或冷凝水沿电缆进入仪表进线口，有助于提高户外安装的防水可靠性。

总结

调频连续波雷达物位计通过线性扫频雷达信号进行距离测量，可用于煤炭、水泥、谷物、氧化铝、石灰石和化工原料等物位监测。

在实际应用中，雷达液位计的测量效果不仅与量程有关，还与：

介质性质、粉尘、蒸汽、腐蚀、结晶、泡沫、天线形式和安装条件

密切相关。

导波雷达安装时，应重点保证探杆或钢缆位置合理，并避免接触周围金属结构。

电气安装则应重点检查：

供电、端子、屏蔽、接地以及进线密封。

具体尺寸、电缆规格、测试参数和接线方法应以对应雷达液位计的数据表、安装说明和项目电气规范为准。