20世纪60年代中期，国外开始生产使用雷达液位计。它是一种采用微波测量技术、非接触式的液位测量仪表，主要用于海船油槽液位测量，克服了使用机械式接触型液位仪表的诸多缺点。随后，雷达液位计被用于岸上储罐液位和炼油装置中液位的测量。随着石油化工行业的发展，其应用范围日益广泛，特别是较高的精度满足了物料计量要求。
雷达液位计有脉冲微波方式（PTOF）和调频连续波方式（FMCW）两种工作模式，分别对应不同的测量原理。PTOF是一种“俯视式”时间行程测量系统，通过天线发射固定频率的微波脉冲，测量系统根据反射的微波脉冲计算液位；FMCW则是通过天线发射频率被线形调制的连续波，根据发射波与回波的频率差计算液位高度。
在发展过程中，雷达液位计不断改进和完善。例如，采用更先进的技术提高测量精度，增加功能以满足不同的应用需求，以及通过优化设计降低成本等。同时，随着工业自动化和智能化的发展，雷达液位计也逐渐与其他系统集成，实现更高效的生产和管理。
近年来，雷达液位计在全球范围内得到了广泛的应用。在化工、石油、制药、食品等行业中，雷达液位计被用于储罐、反应釜、管道等设备的液位测量，以确保生产过程的安全和稳定。此外，在水利、环保、市政等领域，雷达液位计也被用于水位、液位的监测和控制。
我们福州盛博电子有限公司（CHINASIMBA），成立于2004年，是全球首台太赫兹120GHz雷达物位计的开发者和发布者，在过去的20年中，保持初心，专注于设计、制造工业自动化产品。
CHINASIMBA是中国雷达物位测量技术的耕耘者，在脉冲雷达、多普勒雷达、FMCW调频波雷达、120GHz太赫兹3D物位扫描仪计量级磁致伸缩液位计等测量技术领域不断推陈出新，为世界各地的行业级客户解决应用提供技术后盾。过去二十年我们为30家行业企业提供雷达OEM产品，为全球150个客户提供各种民用雷达产品。
毫米波雷达测量液位的工作原理是基于高频电磁波的发射、接收以及先进的信号处理技术。雷达系统首先通过发射天线向待测液面发射毫米波信号，这些信号在遇到液面时会发生反射。反射回来的电磁波信号被接收天线捕获，并转化为电信号进行处理。信号处理单元会对接收到的信号进行放大、滤波以及解调，以消除噪声和干扰，提高信号的信噪比。通过分析信号的飞行时间，结合电磁波在空气中的传播速度，可以精确计算出雷达天线与液面之间的距离，从而得出液位的高度。这种非接触式的测量方法不仅具有高精度和高灵敏度，还具备无磨损、无需维护等优点，适用于各种复杂环境下的液位监测。
图1
B－测量盲区范围；E－量程设定；F—满罐的高度（高低位设定）； D—探头至介质表面的距离；L—测量实际液位；雷达信号从发射到接收的运行时间与探头到介质表面的距离D成正比，即： D=v*t/2 式中，t—脉冲从发射到接收的时间间隔，v—波形传播速度 因空罐距离E已知，故实际物位的距离L为： L=F-D 式中，F实际测量工作量程。
图2
FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)，即调频连续波。FMCW技术和脉冲雷达技术是两种在高精度雷达测距中使用的技术。其基本原理为，发射波为高频连续波，其频率随时间按照三角波规律变化。雷达接收的回波的频率与发射的频率变化规律相同，都是三角波规律，只是有一个时间差，利用这个微小的时间差可计算出目标距离
FMCW频率调制连续波，这个名字充分说明了工作原理。从 t 0 作为初始时间开始，传送器电路以时间线性方式增加辐射的频率。(信号的振幅是恒定的，在时间 T 之后，辐射是周期性地重复的)。在图2 所示的例子中，频率在 77GHz 和 80GHz 之间变化。信号大部分被表面反射，部分被干扰物体反射，最后从罐底反射回来，分别经过 t 1 、t 2 、t 3的时间延迟。这些延迟不是由系统直接测量的。接收信号的振幅与反射程度成正比；其频率在 77GHz和 80GHz 之间变化，并保持不变。发出和接收的信号同时存在于天线中。为了进行精确的测量，有必要使发射的频率在时间上呈线性变化。信号处理的原理如图3 所示，混频器用于混合发射和接收的信号，产生一个包含传入信号的和、差频率的信号。一个低通滤波器只让极低频率的差分频率通过。差分频率的频谱提供了回声信号本身，因为频率与延迟时间(移动时间，travel times)成正比，而振幅则与回声信号的强度成正比。
图3
雷达液位计的特点概述
雷达液位计，作为一款在复杂工业环境中表现出色的测量设备，凭借其卓越的性能和广泛的适用性，赢得了众多行业用户的青睐。以下是雷达液位计的几个显著特点：
(1) 持续稳定的高精度测量
雷达液位计基于电磁波原理进行非接触式测量，其测量过程几乎不受外部环境干扰。因此，无论面对何种介质，包括有毒、腐蚀性介质，或是固体、液体、粉尘性、浆状介质，都能提供准确、快速的测量结果。同时，探头对温度、压力和气体的变化表现出极高的稳定性，即使在极端条件下（如500℃高温或50bar高压），也能确保测量精度的可靠性。
(2) 卓越的干扰抑制能力
在复杂的工业环境中，波束范围内的接头、进料或出料噪声等因素可能会对测量结果产生干扰。然而，雷达液位计内部配备了先进的模糊逻辑控制功能，能够有效抑制这些干扰回波，确保测量数据的准确性和可靠性。
(3) 高精度、高安全性与环保性
雷达液位计在真空或受压状态下都能提供精确且安全的测量，满足各种工作环境的需求。同时，其材料具有出色的化学和机械稳定性，不仅可靠性高，而且符合环保要求，材料可以循环利用，降低对环境的影响。
(4) 出色的耐用性和可靠性
雷达液位计采用微波技术，不受外界干扰，并且不与测量介质直接接触。因此，它几乎适用于所有类型的测量场合，如真空测量、液位测量或料位测量等。高级材料的使用使其能够在复杂的化学和物理条件下长期稳定运行，为用户提供准确可靠的模拟量或数字量物位信号。
(5) 简便的维护与操作
为了方便用户的使用和维护，雷达液位计配备了故障报警和自诊断功能。当设备出现故障时，操作显示模块会提供错误代码，用户可以根据错误代码轻松分析并排除故障。此外，维护和校正流程也得到了大大简化，降低了用户的维护成本和时间。
(6) 广泛的应用范围
雷达液位计几乎可以测量所有类型的介质，无论介质类型、容器形状还是工作环境如何。无论是球罐、卧罐、柱形罐还是圆柱椎体罐；无论是储罐、缓冲罐、微波管还是旁通管；无论是液体、颗粒还是料浆，雷达液位计都能提供精确的液位测量数据。这种广泛的适用性使其成为工业测量领域中的佼佼者。
雷达液位计安装
雷达液位计能否正确测量，依赖于反射波的信号。如果在所选择安装的位置，液面不能将电磁波反射回雷达天线或在信号波的范围内有干扰物反射干扰波给雷达液位计，雷达液位计都不能正确反映实际液位。因此，合理选择安装位置对雷达液位计十分重要，在安装时应注意以下几点：
(1) 雷达液位计天线的轴线应与液位的反射表面垂直。
(2) 罐内的搅拌阀、罐壁的黏附物和阶梯等物体，如果在雷达液位计的信号范围内，会产生干扰的反射波，影响液位测量。在安装时要选择合适的安装位置，以避免这些因素的 干扰。
(3) )喇叭型的雷达液位计的喇叭口要超过安装孔的内表面一定的距离(>10mm)。棒式液位计的天线要伸出安装孔，安装孔的长度不能超过100mm。对于圆型或椭圆型的容器，应装在离中心为1/2R(R为容器半径)距离的位置，不可装在圆型或椭圆型的容器顶的中心处，否则雷达波在容器壁的多重反射后，汇集于容器顶的中心处，形成很强的干扰波，会影响准确测量。
图4
■ 建议距离罐体内壁至安装短管的外壁应小于等于罐直径的L/4。
■ 最佳安装位置为①，离罐壁最小距离为300mm，建议安装距离>=500mm
■ 不能安装在进料口的上方②
■ 不能安装在中心位置③，如果安装在中心位置，会产生多重虚假回波，干扰回波导致信号丢失
■ 如果不能保持仪表与罐壁的距离，罐壁上的介质会黏附造成虚假回波存储
