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如何理解雷達測量波和被測介質(zhì)的介電常數(shù)之間關系

2022-07-29 04:58:11  452 次瀏覽

首先不是所有的雷達液位計都要求介電常數(shù)參數(shù)的。一些非接觸式和單桿的導波雷達往往只有靈敏度選項。需要介電常數(shù)的多為聲稱可以檢測界面及雙桿的雷達液位計,一些以檢測低介電常數(shù)介質(zhì)為賣點的液位計也會要求介電常數(shù)

介電常數(shù)對雷達電磁波的影響體現(xiàn)在兩個方面,一是影響介質(zhì)表面對電磁波的吸收(反射)率,二是電磁波在穿過介質(zhì)時波長(頻率)會發(fā)生改變。

從大多數(shù)純粹的發(fā)射反射接收的工作過程來看,確實不需要介電常數(shù)。根據(jù)需要調(diào)整靈敏度,就可以達到從各種回波中檢出需要的回波,完成測量。

但是,在一些情況下,排除不需要的回波,檢出需要的回波,需要大大增加液位計的運算量,這個時候我們可以增加一個介電常數(shù)參數(shù),這樣更容易的通過參數(shù)增加。更容易獲得好的性價比。

例如:

液面有泡沫會把泡沫表面識別為液面;

一些液面表層會析出一些其它介質(zhì)(如泥漿表面的清水),因為很薄,液位計會把下面的介質(zhì)表面作為液面。

某些介質(zhì)中,液位計會把罐底回波作為液面信號。

另外:雙桿或同軸探桿的導波雷達,液位計需要區(qū)別兩個電J間的相互作用是發(fā)生在液面以上或介質(zhì)中。

這些情況下,增加一個介電常數(shù)可以大大減少運算量,有時還是必須的。

所以根據(jù)型號、用途、結(jié)構(gòu)的不同,一些雷達液位計會要求介電常數(shù),而另一些則要求靈敏度。

雷達液位計不是根據(jù)被測介質(zhì)的介電常數(shù)來測量的。應該說,雷達液位計是根據(jù)計算雷達波到物體表面所用的時間來測量的。

被測介質(zhì)的介電常數(shù)只是決定雷達波反射率的條件之一。

雷達波是一種電磁波,電磁波的反射率受下面條件影響:衰減系數(shù)與電導率(σ)及磁導率(μ)的平方根成正比,與介電常數(shù)(ε)的平方根成反比。也就是說 目標物體的介電常數(shù)越大,衰減率越小,衰減率小了反射率就大。所以介電常數(shù)大--反射率強--信號強度高。

反過來碰上介電常數(shù)小的介質(zhì)衰減率大反射率小信號強度弱

所以在設定的時候如果能給定介電常數(shù),對于測量是有用的。

雷達的精髓之一在于回波分析的算法,例如VEGA是采用ECHOFOX信號處理過濾以及特有的模糊邏輯。非常復雜,模型要將各種現(xiàn)有參數(shù)建立起來,綜合分析了其中互相關系,搭配方式,其中就包括了介質(zhì)的介電常數(shù),這個常數(shù)雖然本身的精度雖然不比其他的參數(shù)那么要求高,但是這個常數(shù)的量自身差別有可能是較大的,例如硫酸大約是80左右,而丙酮只有大約1,這就是80倍的差異。雷達波會有一部分穿透介質(zhì),在底部反射回來,反射回來的波是很復雜的一個順序。要識別、要分析計算。發(fā)射強度固然重要,但是這是一個精細的工作,一味的增強發(fā)射強度,就像一個莽漢不去動腦子綜合考慮,就用蠻力,那是不行的雷達液位計是根據(jù)被測介質(zhì)的介電常數(shù)來采樣運算放大并輸出信號,如果反射來的信號過強戓過弱,液仿計就不采樣運算放大并輸出信號,保持原來的信號。輸出信號的大小,雷達液位計是根據(jù)計算雷達波到物體表面以返回所用的時間來決定雷達波是一種電磁波,電磁波的反射率受下面條件影響:衰減系數(shù)與電導率(σ)及磁導率(μ)的平方根成正比,與介電常數(shù)(ε)的平方根成反比。也就是說 目標物體的介電常數(shù)越大,衰減率越小,衰減率小了反射率就大。所以介電常數(shù)大--反射率強--信號強度高。

反過來碰上介電常數(shù)小的介質(zhì)衰減率大反射率小信號強度弱

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