导波雷达关于气相补偿原理及实际修正的方式

六福测控汽包液位计蒸汽补偿算法的原理

在极端高温高压、高饱和蒸汽工况下，由于蒸汽介电常数的增大，根据时域反射原理，电磁波在导波杆上的传播速度会减慢，导致测得的时间差值增大，使得测得液位低于实际液位，产生较大测量误差，为了提高导波雷达液位计在该工况下的测量精度和可靠性，蒸汽补偿实验法实际上仍为一种回波信号的处理方法，其功能为对气相介质的介电常数的变化进行补偿。

在理想测量工况下，测得的固定回波波峰和液位回波波峰横坐标的差值对应的时间t与法兰盘和液面的距离L有以下关系式近似成立：

式中：ε为导波杆接触的介质的相对介电常数；c为电磁波在真空中的传播速度。

则导波雷达液位计根据测得时间t得到的测得液位l，和实际距离L有以下关系式近似成立：

在正常测量工况下，空气的相对介电常数可以视为1，因此可以忽略空气对于测量的影响。但是，当气相介质的介电常数发生较大变化时，如在高温高压、高饱和蒸汽工况下，气相介质的相对介电常数可以升高至1.461（压力为10.6MPa，温度为316℃），则根据公式2-11可以计算，在该工况下进行测量会产生20.9％的测量误差。

为了对高温高压、高饱和蒸汽工况下导波雷达液位计的测量误差进行补偿，尝试根据时域反射原理，在导波雷达液位计的导波杆上设置一个位置已知且固定的参考反射点，使液位计在参考反射点处产生于一个参考反射回波，并将该参考反射回波作为蒸汽补偿算法的参考，如下图所示：

即在高温高压、高饱和蒸汽工况下，实际液位L1可以通过公式2-12求得：

因此，根据公式2-13，可以尝试使用参考反射点作为补偿点，进而根据该点产生的回波进行回波处理，计算出由于蒸汽而导致电磁波传播速度减慢的比例，从而对液位进行补偿。即可以将公式2-13变化为：

式中：k和b为由于导波雷达液位计导波杆的非线性等因素而产生的误差，两个参数均需要由实验来获得，L1为参考点为已知固定值，l1和l2为雷达测量值，从而能求得L2液位实际值。