摘 要 闡述雷達物位計的干擾應對措施，介紹電子技術在屏蔽虛假回波中的應用。詳述 E + H 雷達回波和干擾抑制曲線在分析解決測量故障、優化回波質量中的應用。實踐證明該方法切實有效，可以有效提高測量質量。

 

        雷達(微波)物位計基于有源雷達的回波測距原理，可實現安全可靠的非接觸測量，不受物料密度變化影響，有獨特優勢 ，隨著技術的成熟，在工業過程控制領域獲得了廣泛的應用，其應用故障主要為選型與安裝不當，選型不當將無法正常使用，安裝不當會產生嚴重的干擾回波，影響測量質量甚至導致測量錯誤。

 

1 雷達物位計干擾信號處理措施

        安裝三暢雷達物位計時應盡量避免干擾，無法避免的，可用折射板將過強的虛假反射信號進行折射，減小虛假回波的能量密度，使傳感器較容易地將虛假信號濾出。

 

        雷達波沿程可能會遇到干擾源、物位界面等對象，多路反射會被認定為對象在較遠位置。主流雷達回波處理都有獨到之處，通?？刹榭椿夭ㄇ€，回波曲線是對容器內狀況的掃描映射反演繪圖，即微波在傳輸沿程反射回波的能量圖譜。盲區附近的波形、真實回波和虛假回波，以及雜散噪聲信號的分布、寬度、強度及信噪比等有關測量性能的因素，都可以通過回波曲線的形式全面反映，使用戶一目了然。

 

        虛假回波的處理基于回波曲線，一般要預先記錄空罐的回波，如 KＲOHNE 的空罐頻譜檢測記錄功能。常見虛假回波處理方法有屏蔽干擾源、虛假干擾回波注冊消除、多次回波抑制及設置靜態/動態回波增幅置信閾值門限等方法，動態干擾的處理更困難些。

 

        簡單的屏蔽干擾會遮蔽干擾點附近的所有回波信號，帶來測量盲區;設置增幅閾值，物位在穿越干擾區時，界面回波與干擾信號疊加，使回波的波峰位置(能量zui強點) 發生偏移，誤差由此而生;多次回波抑制可消除因多路反射造成的物位測量偏低的問題;利用圓極化等技術，可以分離界面回波與干擾回波，實現無效干擾回波注冊，干擾回波注冊配合抑制會使液位跟蹤更可靠，可以很大程度上提高測量質量 ［3］ 。

 

2 復雜環境安裝導致錯誤測量

        某廠真空解析塔接收罐，材料 SS 316L、直徑1.0m、通高 2． 8m、操作壓力 2． 66kPa(A)、操作溫度 70℃，物料為粗酐與少量輕組分 ( 主要為DBP)，罐內結構復雜，有隔板(隔板高度 1． 4m)，距罐壁 200mm，隔板內側有兩進料管(內徑分別為 40、80mm)從罐頂延伸至距罐底 150mm 處，液位計預留口在隔板外側，近外側罐壁，罐拱頂凹底，側開 600mm 人孔。

 

        裝置工藝引進國外技術，外方原設計液位測量采用放射性液位計，考慮到安裝和維護成本，改用了穩液井安裝的 E + H 脈沖雷達 Micropilot MFMＲ240-45E2APJAC4D，兩線制、精度 ± 3mm、圓錐天線尺寸 100mm(圓錐外徑 95mm，標注尺寸大于物理尺寸)，穩液井內徑 98． 3mm。裝置投用初期，雷達回波質量差，液位測量不準確。判斷原因為穩液井加工不合格，且容易掛料。高頻雷達能量較為集中，穩液井聚波效應弱于低頻，且制作要求高。此臺雷達波束角 8°，測量長度 3m 時波束寬度 0． 42m，于是決定取消穩液井，拆除穩液井檢查發現開孔毛刺突出。

 

移除穩液井后，液位測量效果大為改善，但仍存在問題，現象是液位測不到零，低液位時采出泵液位與壓力已無法維持，機泵密封磨損，液位仍然指示在 800mm 左右，偶爾會跳變為零，HAＲT375查看回波質量為 19dB，回波強，但通過現場操作顯示模塊 VU331 查看回波曲線異常。

 

3、E +H 雷達物位計干擾回波抑制曲線的應用

        由于 E + H Micropilot M FMＲ2XX 雷達回波處理采用信號包絡估值方法，故回波曲線稱為包絡線，不同于西門子的虛假回波抑制包絡線(即 TVT，抑制虛假回波和動態閾值曲線)。圖 1中的 －0． 01、3． 16 分別代表了此次繪制回波曲線的起點與終點(以儀表測量基準點為參考零點)。默認回波zui強點為物位，圖中的 2． 241m 為所評定物位與參考點的距離，圖中標記出了空標(即零點)、滿標(即量程)和所評定界面的位置。圖中的 36dB 為回波質量，回波質量即為信噪比，反映了物位計應用效果。脈沖雷達回波能量較低，需要動態處理更大的強度差別的回波，回波一般用分貝數表征，導波雷達與連續調頻波雷達一般用回波能量毫伏值表示。圖 1 中除zui左端由儀表自身發射造成的半個波峰和一料面反射波峰外，沒有多路反射波，這得益于其“首次回波因子”(First Echo Factor，FEF)功能 。

        圖 2 顯示了兩條曲線，回波曲線與抑制曲線，只有幅度越過抑制曲線的回波才能被評定。Mi-cropilot M FMＲ2XX 能手動抑制比真實物位高(更接近頂部測量參考點)的干擾回波，并要求抑制范圍zui遠至距真實物位 0． 5m 處，否則抑制干擾的同時也將削弱物位信號。圖 2 中的虛假回波強度小于物位回波，即便不做抑制，物位也能正確評定，但仍建議做電子抑制，以提高回波質量。

        接收罐物料完全排空時，DCS 監控液位穩定在 830mm，偶爾跳到零，VU331 現場操作模塊查看回波曲線如圖 3 所示，可以看出有虛假回波P1、P2、P3，P1 處干擾源大，但干擾強度稍弱于P2，于是距離雷達 1． 777m 的 P2 被選定。接收罐空標設定為 2． 685m，滿標設定為 2． 400m，由于表內部設置了偏移量，所以液位示值與距離之和不等于空標。(注解:E + H Micropilot M FMＲ2XX現場操作顯示模塊 VU331 繪制顯示的回波曲線沒有對橫、縱坐標進行標注，但專用 PC 機調試軟件“ToF Tool”顯示的曲線更為精細，明確地把縱坐標標注為 －120 ～ 0dB、橫坐標標注為從零到略遠于空標的距離，筆者沒有此軟件以及相應的通信接口硬件)。

        E + H Micropilot M FMＲ2XX 可以通過組功能“check distance”(051)觸發抑制，選項有:“dis-tance = ok/dist． too small/manual”，當沒有干擾或者干擾回波弱于物位回波時，回波曲線與圖 1 或圖 2 類似，可以選擇“distance = ok”，此時測量值不改變，但回波質量提升。接收罐抑制時首先選擇了“dist． too small”，抑制范圍終止在距空標 0． 5m(即距離測量參考點dist． =2． 185m)處，液位仍然測不到零，于是選擇了“manual”，zui終，輸入抑制間距 2． 6m 后，液位方測到零?；夭ㄇ€和抑制曲線如圖 4 所示。

        液位投用后，液位趨勢正確，對照外貼高低超聲波液位開關，液位測量值為 220mm 和 1 100mm時開關動作，與液位開關的安裝高度相符，做抑制曲線很大程度上改善了測量。抑制距離接近于空標，但仍然能夠正確測量的原因是液面反射率較高。同時，液位出現了zui高只能測到 1 927mm 的問題———大約在虛假回波 P1 位置，原因是更高液位的回波不能突破抑制曲線，注意圖 4 中抑制曲線與回波曲線的形狀并不完全相同，即此款雷達的增幅閾值并不恒定。

 

        除了預設定抑制曲線外，E + H Micropilot MFMＲ2XX 還有與抑制曲線作用類似的浮動均線，即對回波幅值取平均的一條曲線，隨容器內反射特性(包絡線)的變化而改變，可隨容器內的動態干擾(如掛料和湍動的液面)自整定其波形，用以抑制小的動態干擾，曲線以下的信號被忽略，越過線的zui強回波將被評定，實踐中發現其作用不明顯。

 

4 結束語

        三暢雷達物位計的可靠應用有賴于正確的選型與安裝，安裝環境不理想時，虛假電子回波抑制可以屏蔽干擾信號，大幅提高測量質量，給工藝提供可靠參考。