化工行æ¥(yè)å°(duì)儀表的需求é‡éžå¸¸å¤§ï¼Œä½†ä¹Ÿæ˜¯å°(duì)å„€è¡¨è¦æ±‚最為苛刻的行æ¥(yè)之一。由于在化工ä¸å¾€å¾€æœƒ(huì)å˜åœ¨é«˜æº«ã€é«˜å£“/真空ã€è…è•æ€§å¼·(qiáng)ã€ç²˜åº¦å¤§ã€éŽç¨‹å·¥è—復(fù)雜ç‰è¦æ±‚ï¼Œå› æ¤åœ¨å¾ˆå¤šåŒ–å·¥é ˜(lÇng)域ä¸çš„ä¾ç„¶å˜åœ¨å¾ˆå¤šç„¡æ³•解決的難題。本文介紹的就是Siemens的雷é”(dá)æ¶²ä½è¨ˆ(jì)ç‚ºè§£æ±ºä¸€å®¶åŒ–å·¥å» çš„æ¶²ä½æ¸¬(cè)é‡é›£é¡Œè€Œä½œçš„一次æˆåŠŸçš„è©¦é©—(yà n)ï¼Œè‰æ˜Žäº†å…¶å‡ºé¡žæ‹”èƒçš„æ€§èƒ½å®Œå…¨å¯ä»¥æ‡‰(yÄ«ng)ç”¨åœ¨åŒ–å·¥é ˜(lÇng)域ä¸ã€‚
一〠背景
Sitrans LR400作為Siemensé›·é”(dá)物ä½å„€è¡¨ä¸çš„一款高端產(chÇŽn)å“,其優(yÅu)異的性能在水泥ã€é›»åŠ›ã€é‹¼éµç‰è¡Œæ¥(yè)ä¸è¢«å»£æ³›æ‡‰(yÄ«ng)用并被è‰å¯¦(shÃ)為測(cè)é‡å›ºé«”介質(zhì)çš„æœ€ä½³é¸æ“‡ã€‚
但是,由于LR400在固體測(cè)é‡é ˜(lÇng)域的çªå‡ºè¡¨ç¾(xià n),使其很少應(yÄ«ng)用在液體測(cè)é‡é ˜(lÇng)域,尤其是化工行æ¥(yè)。這里介紹的是,LR400在化工行æ¥(yè)ä¸çš„一次應(yÄ«ng)用實(shÃ)é©—(yà n)ä¸çš„令人åƒé©šçš„æˆåŠŸè¡¨ç¾(xià n)。
二〠工æ³ä»‹ç´¹
å®¢æˆ¶ç‚ºä¸€å®¶å—æ–¹çš„醋酸纖ç¶å…¬å¸ï¼Œæ¸¬(cè)é‡çš„介質(zhì)æ˜¯å«æœ‰é†‹é…¸ã€æ°´ã€å„ç¨®ç¤¦ç¢´ç‰æ··åˆä»‹è³ª(zhì),主è¦ç‰¹é»ž(diÇŽn)是粘度極大,接近于ç€é’;有大é‡è’¸æ±½ï¼›å£“力ä¸åˆ°1Bar。以å‰è©²å®¢æˆ¶ä¸€ç›´ä½¿ç”¨é›™æ³•è˜å·®å£“變é€å™¨ä¾†æ¸¬(cè)é‡ç½å…§(nèi)的液ä½ï¼Œä½†æ˜¯ç”±äºŽæ¸¬(cè)é‡ä»‹è³ª(zhì)ç²˜åº¦å¾ˆå¤§ï¼Œå› æ¤é€™ç¨®æ¸¬(cè)釿–¹å¼çš„ç¶è·(hù)é‡å¾ˆå¤§ï¼Œè€Œä¸”儀表的使用壽命很çŸã€‚å› æ¤é•·æœŸä»¥ä¾†ï¼Œè©²å®¢æˆ¶è©¦ç”¨äº†å¾ˆå¤šç‰©ä½æ¸¬(cè)é‡?jÄ«)x表,都無法很好地解決這一難題。
基于LR400é›·é”(dá)æ¶²ä½è¨ˆ(jì)在ç€é’çš„æ¶²ä½æ¸¬(cè)釿‡‰(yÄ«ng)用ä¸çš„很多æˆåŠŸçš„æ¡ˆä¾‹çš„åŽŸå› ï¼Œæˆ‘å€‘å‘客戶推薦了Sitrans LR400來解決這一難題。但是,由于其復(fù)雜的ç½å…§(nèi)çµ(jié)æ§‹(gòu)和測(cè)é‡ä»‹è³ª(zhì)的物ç†ç‰¹æ€§ï¼Œç„¡æ³•采用安è£å°Ž(dÇŽo)æ³¢ç®¡ç‰æŽªæ–½ä¾†æ”¹å–„æ¸¬(cè)釿•ˆæžœã€‚
å°(duì)于客戶æä¾›çš„介質(zhì)情æ³çœ‹ï¼Œä»‹è³ª(zhì)的特性(介電常數(shù))沒有很大的å•題。由于雷é”(dá)æ¶²ä½è¨ˆ(jì)是利用微波å射的測(cè)é‡åŽŸç†ï¼Œå› æ¤è’¸æ±½å°(duì)于雷é”(dá)的測(cè)釿²’有大的影響。在這一工æ³ä¸ï¼Œæœ€å¤§çš„å•題是其復(fù)雜的ç½å…§(nèi)çµ(jié)æ§‹(gòu)(見下圖),如何é¿é–‹ç½å…§(nèi)復(fù)é›œçš„åŠ ç†±ç›¤ç®¡ä¾†å¾—åˆ°æ£ç¢ºçš„æ¶²ä½æ¸¬(cè)é‡å€¼æ˜¯é€™æ¬¡è©¦é©—(yà n)的主è¦ç›®çš„。
該éŽç¨‹ç½é«˜ç´„8m,直徑約3må·¦å³ï¼Œå…§(nèi)部有很多復(fù)é›œçš„åŠ ç†±ç›¤ç®¡çµ(jié)æ§‹(gòu)。ç½çš„底部和ä¸é–“ä½ç½®ï¼ˆé›¢ç½é ‚ç´„4m)都有三層呈åŒå¿ƒåœ“å½¢ç‹€æŽ’åˆ—çš„åŠ ç†±ç›¤ç®¡ï¼Œæœ€å¤§çš„åœ“å½¢åŠ ç†±ç®¡ç›´å¾‘ç´„100cmï¼Œåœ“å½¢åŠ ç†±ç®¡ä¹‹é–“çš„é–“è·ç´„20cmï¼Œä¸Šä¸‹åœ“å½¢åŠ ç†±ç›¤ç®¡ä¹‹é–“é‚„æœ‰æ ¼æŸµé€£æŽ¥ï¼›è€Œä¸”åœ¨é›¢ç½é ‚ç´„1~1.5mçš„ä¸é–“ä½ç½®è™•ï¼Œæœ‰å…©æ ¹ä¸Šä¸‹é‡ç–Šçš„æ©«ç®¡ã€‚

三〠實(shÃ)é©—(yà n)éŽç¨‹
客戶在之å‰çš„實(shÃ)é©—(yà n)ä¸ç™¼(fÄ)ç¾(xià n),LR400的測(cè)é‡åœç•™åœ¨ä¸é–“ä½ç½®ï¼ˆé›¢ç½é ‚ç´„4m)而無法測(cè)é‡çš„下é¢ã€‚
å°(duì)于這樣復(fù)雜的çµ(jié)æ§‹(gòu)çš„éŽç¨‹ç½ï¼Œå³ä½¿æ˜¯æœ€æœ‰ç¶“(jÄ«ng)é©—(yà n)çš„å·¥ç¨‹å¸«éƒ½ä¸æœƒ(huì)有ä¿è‰æˆåŠŸçš„ä¿¡å¿ƒã€‚æ‰€ä»¥ï¼Œé€™æ¬¡å¯¦(shÃ)é©—(yà n),無論是客戶還是作為Siemens來說,都沒有一定æˆåŠŸçš„æŠŠæ¡ã€‚
分æžäº†å®¢æˆ¶çš„實(shÃ)際情æ³åŽï¼Œç™¼(fÄ)ç¾(xià n)安è£ä½ç½®çš„鏿“‡éžå¸¸é‡è¦ï¼Œæœ€åŽé¸æ“‡çš„ä½ç½®æ˜¯åœ¨è¿‘圓心的ä½ç½®ï¼Œé›¢åœ“心58~60cm的人å”,之所以ä¸é¸æ“‡ä¸å¿ƒä½ç½®ï¼Œä¸»è¦æ˜¯ç‚ºäº†é¿é–‹ä¸é–“çš„åŠ ç†±æ©«ç®¡å½¢æˆçš„固定干擾影響。
在人å”上臨時(shÃ)安è£äº†LR400åŽï¼Œä¸Šé›»ï¼Œåœ¨ç¨ç¨æ—‹è½‰(zhuÇŽn)了一個(gè)角度åŽï¼Œä»¤äººé©šå¥‡çš„發(fÄ)ç¾(xià n),LR400能測(cè)é‡åˆ°è‡ªé›·é”(dá)æ¶²ä½è¨ˆ(jì)以下約6.8m的目標(biÄo),用投尺從安è£ä½ç½®æ¸¬(cè)é‡ç½çš„高度,測(cè)å¾—7.7m,也就是說LR400已經(jÄ«ng)"çªç ´"å…©æ ¹æ©«ç®¡å’Œç¬¬ä¸€å±¤çš„åœ“å½¢åŠ ç†±ç›¤ç®¡çš„å½±éŸ¿ï¼Œæ¸¬(cè)é‡åˆ°äº†æœ€åº•部的盤管。å°(duì)于這個(gè)çš„çµ(jié)果,客戶和作為SIEMENS儀表工程師的我,都感到éžå¸¸åœ°"æ„外"。
在ç¨åŽçš„æ³¨æ°´éŽç¨‹ä¸ï¼ŒLR400在全éŽç¨‹ä¸çš„表ç¾(xià n)ä¾ç„¶ç©©(wÄ›n)定且準(zhÇ”n)確。我用PDM全程記錄了LR400整個(gè)實(shÃ)é©—(yà n)éŽç¨‹ä¸çš„回波圖形發(fÄ)ç¾(xià n),水ä½çš„回波信號(hà o)éžå¸¸å¼·(qiáng)ï¼Œèƒ½å¤ å¾žå›žæ³¢åœ–å½¢ä¸çœ‹åˆ°åŠ ç†±ç›¤ç®¡çš„å¹²æ“¾å˜åœ¨ï¼Œä½†åŸºæœ¬ä¸Šå°(duì)æ°´ä½çš„回波信號(hà o)的影響ä¸å¤§ã€‚

PDM所作的LR400回波圖形,紅色為TVT,X標(biÄo)志為水ä½çš„回波信號(hà o),å‰é¢çš„峰狀回波為干擾。整個(gè)實(shÃ)é©—(yà n)éŽåŽï¼Œå®¢æˆ¶éžå¸¸æ»¿æ„LR400的表ç¾(xià n),也å°(duì)LR400產(chÇŽn)生了很大的興趣。
四〠總çµ(jié)分æž
é›–ç„¶ï¼Œç”±äºŽç¨®ç¨®åŽŸå› ç„¡æ³•é€²(jìn)ä¸€æ¥æ¸¬(cè)試LR400的實(shÃ)際使用效果。但是,LR400在如æ¤å¾©(fù)雜的應(yÄ«ng)用,能有如æ¤è¡¨ç¾(xià n),已經(jÄ«ng)是éžå¸¸ä»¤äººåƒé©šçš„了。
LR400能在這樣復(fù)雜的工æ³ä¸è¡¨ç¾(xià n)出高人一ç‰çš„æ€§èƒ½ï¼Œé€™æ˜¯å› ?yà n)椋?
1ã€LR400的發(fÄ)射角很å°ï¼Œé€™æ¬¡ä½¿ç”¨ä¸é‡‡ç”¨çš„的型號(hà o)ï¼Œåªæœ‰9度的發(fÄ)射角,å¯ä»¥æœ€å¤§ç¨‹åº¦çš„é¿é–‹å›ºå®šç›®æ¨™(biÄo)的干擾。而一般型號(hà o)的雷é”(dá)發(fÄ)射角在13~20度左å³ã€‚
2ã€LR400æ˜¯ä¸€ç¨®é‡‡ç”¨é«˜é »é›·é”(dá)波的FMCW(連續(xù)調(dià o)é »ï¼‰é›·é”(dá)儀表。其發(fÄ)å°„é »çŽ‡ç‚º24GHzï¼Œæ ¹æ“š(jù)波的特性:速度=æ³¢é•·ï¼Šé »çŽ‡çš„å…¬å¼ï¼Œæˆ‘們ä¸é›£æŽ¨æ–·å‡ºLR400的波長相å°(duì)äºŽä¸€èˆ¬çš„ä½Žé »é›·é”(dá)(5~6GHz)來說,其波長è¦å°çš„多。
3ã€é‚£ä¹ˆï¼Œç‚ºä»€ä¹ˆæ³¢é•·å°ï¼Œå°±èƒ½æœ€å¤§ç¨‹åº¦ä¸Šçš„æ¸›å°å›ºå®šç›®æ¨™(biÄo)的干擾呢?打個(gè)比方,比如一般雷é”(dá)波是籃çƒï¼Œè€ŒLR400的雷é”(dá)波就好比是乒乓çƒã€‚如果在一個(gè)固定干擾很多的地方,拋出籃çƒåŽï¼Œç¢°åˆ°å¹²æ“¾ç‰©è¢«å彈回來的概率è¦é (yuÇŽn)é (yuÇŽn)大于乒乓çƒçš„æ¦‚率。這也是為什么LR400能éŽå…‹æœç²‰å¡µç‰å½±éŸ¿ï¼Œæº–(zhÇ”n)確測(cè)é‡å›ºé«”ç²‰æ–™çš„åŽŸå› ä¹‹ä¸€ã€‚
4ã€åŠ ç†±ç›¤ç®¡çš„è¢«"ç…§å°„"é¢éƒ½æ˜¯åœ“形的,當(dÄng)LR400的微型雷é”(dá)æ³¢é‡åˆ°åœ“形的å射物時(shÃ),將會(huì)被很好的"發(fÄ)æ•£"æŽ‰ï¼Œè€Œä¸æ˜¯å½¢æˆå¾ˆå®Œæ•´çš„很強(qiáng)烈的回波。
5ã€é¸æ“‡äº†åˆé©å®‰è£ä½ç½®ï¼Œç›¡æœ€å¤§å¯èƒ½é¿é–‹äº†å›ºå®šç›®æ¨™(biÄo)的干擾。
6ã€é¸æ“‡äº†ä¸€å®šçš„è§’åº¦ï¼Œå› ?yà n)é•·R400æ˜¯ä¸€ç¨®é »çŽ‡èª¿(dià o)制的雷é”(dá)物ä½è¡¨ï¼Œå…¶ç™¼(fÄ)射出來的雷é”(dá)波是呈花瓣?duì)畎l(fÄ)射,其能é‡åˆ†å¸ƒæ˜¯å‘ˆæ©¢åœ“形的,而éžåœ“å½¢çš„ï¼Œå› æ¤åœ¨ç¶“(jÄ«ng)éŽæ—‹è½‰(zhuÇŽn)了相應(yÄ«ng)的角度åŽä½¿å…¶æ©¢åœ“形長軸上的能é‡ç›¡å¯èƒ½çš„é¿é–‹äº†å›ºå®šå¹²æ“¾çš„的影響。
基于這次æˆåŠŸè€Œåˆæ„外的實(shÃ)é©—(yà n)ï¼Œæˆ‘å€‘æœ‰è¶³å¤ çš„ç†ç”±ç›¸ä¿¡ï¼šå¦‚æžœèƒ½å¤ åˆç†çš„鏿“‡æ‡‰(yÄ«ng)用LR400ï¼Œå®ƒä¸€å®šèƒ½åœ¨åŒ–å·¥é ˜(lÇng)åŸŸä¹Ÿèƒ½æœ‰æ›´åŠ å‡ºè‰²çš„è¡¨ç¾(xià n)。