雷達(dá)液位計(jì)由于具有適用范圍廣、計(jì)量精度高、可靠性強(qiáng)、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，所以在石油油氣測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。
雷達(dá)液位計(jì)屬于通用型雷達(dá)液位計(jì)，它基于時(shí)間行程原理的測(cè)量儀表，雷達(dá)波以光速運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)。
探頭發(fā)出高頻脈沖在空間以光速傳播，當(dāng)脈沖遇到物料表面時(shí)反射回來被儀表內(nèi)的接收器接收，并將距離信號(hào)轉(zhuǎn)化為物位信號(hào)。本文具體探討雷達(dá)液位計(jì)的在線常規(guī)校準(zhǔn)方式及參考點(diǎn)校準(zhǔn)方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
1 雷達(dá)液位計(jì)原理
雷達(dá)液位計(jì)采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)液位計(jì)的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比，關(guān)系式如下：
D=CT/2
式中：D——雷達(dá)液位計(jì)到液面的距離；C——光速；T——電磁波運(yùn)行時(shí)間。
雷達(dá)液位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達(dá)天線的距離，從而知道液面的液位。
由于雷達(dá)波以光速傳播C=2.9979×108m/S，1m的
電磁波往返時(shí)間為6.6nS。對(duì)于油罐這種相對(duì)高度不大的測(cè)量對(duì)象而言，要求分辨率極高，所以測(cè)量反射時(shí)間幾乎不可能。為此需要采用時(shí)間延長技術(shù)，目前多采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)解決[1]。如圖1所示：發(fā)射頻率隨時(shí)間線性增加，增加的斜率為k。由于回波信號(hào)頻率的滯后，使得反射頻率與發(fā)射信號(hào)頻率之間的差頻為△f=k△T，將以上兩式合并后可以得到：
D=C×△f/2k
顯然將時(shí)間差的測(cè)量轉(zhuǎn)換為了頻率差的測(cè)量，增加了測(cè)試的技術(shù)難度，增加了精度系數(shù)。
2 常規(guī)校準(zhǔn)方式
由于雷達(dá)液位計(jì)一般測(cè)試距離多在2-10m或大于10m，在試驗(yàn)室很難模擬校準(zhǔn)需要的距離，所以雷達(dá)液位計(jì)多采用在線校準(zhǔn)方式。雷達(dá)液位計(jì)在線校準(zhǔn)利用現(xiàn)場(chǎng)工藝條件，通過液位的改變，比較雷達(dá)液位計(jì)輸出值和實(shí)際檢尺測(cè)量值或其他形式液位測(cè)量值。依據(jù)《液位計(jì)計(jì)量檢定規(guī)程》對(duì)雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行多點(diǎn)或單一點(diǎn)（后面詳細(xì)說明單一點(diǎn)的可行性）的校準(zhǔn)，然后通過調(diào)試軟件對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，使其達(dá)到測(cè)量精度要求。
雷達(dá)液位計(jì)的常規(guī)在線校準(zhǔn)方式可以保證按照規(guī)程要求進(jìn)行，同時(shí)在線校準(zhǔn)將工藝干擾及安裝誤差因素同時(shí)進(jìn)行了校準(zhǔn)，應(yīng)此雷達(dá)液位計(jì)的實(shí)際測(cè)量精度還用高于實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)。但是在線常規(guī)校準(zhǔn)要利用現(xiàn)場(chǎng)工藝條件，在校準(zhǔn)期間現(xiàn)場(chǎng)工藝設(shè)備-儲(chǔ)罐或反應(yīng)罐要停產(chǎn)，嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)工藝生產(chǎn)。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)液位改變受工藝條件影響，穩(wěn)定時(shí)間過長，所以在線常規(guī)校準(zhǔn)時(shí)間通常較長。檢尺測(cè)量或其他形式液位測(cè)量也受現(xiàn)場(chǎng)安全及技術(shù)影響使其受到制約。
3 參考點(diǎn)校準(zhǔn)方式
由于在線常規(guī)校準(zhǔn)受工藝條件影響過多，故我們探討參考點(diǎn)校準(zhǔn)方式。參考點(diǎn)校準(zhǔn)即為通過設(shè)置一個(gè)參考的反射點(diǎn)，對(duì)雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行單點(diǎn)的校準(zhǔn)。實(shí)際運(yùn)行為：在雷達(dá)液位計(jì)的波束滿量程位置設(shè)置1個(gè)反射原件，反射原件與雷達(dá)液位計(jì)的距離精確測(cè)量。在校準(zhǔn)時(shí)，通過雷達(dá)液位計(jì)對(duì)參考點(diǎn)的實(shí)際測(cè)量與已知數(shù)值的比對(duì)，通過比對(duì)值調(diào)試校準(zhǔn)雷達(dá)液位計(jì)。參考點(diǎn)的設(shè)置，位于滿量程處有兩點(diǎn)好處：
1）一般工藝液位不會(huì)達(dá)到滿量程，所以校準(zhǔn)時(shí)可以不影響正常生產(chǎn)；
2）滿量程處距離短，反射強(qiáng)度高，這樣反射原件可以做的足夠小，減少反射物的干擾，保證實(shí)際測(cè)量液位反射波的強(qiáng)度。
參考點(diǎn)的設(shè)置不宜過多，過多則干擾正常的液面反射波強(qiáng)度。由雷達(dá)液位計(jì)的測(cè)量原理可知：距離誤差是由T或△f引起的，在滿量程位置設(shè)置參考點(diǎn)則T或△f應(yīng)所測(cè)量值最小，亦即測(cè)量難度最大，相對(duì)應(yīng)的誤差應(yīng)為全量程中最大值。
所以在參考點(diǎn)對(duì)取得T的電氣原件進(jìn)行數(shù)值/系數(shù)修正是可以滿足全量程誤差精度要求的。同時(shí)我們考慮電氣檢測(cè)原件在全量程測(cè)量是體現(xiàn)線性誤差的，則在參考點(diǎn)位置單點(diǎn)調(diào)試、數(shù)據(jù)修正是可行的。正如壓力表在單點(diǎn)定值對(duì)全量程線性誤差產(chǎn)生修正作用，單一參考點(diǎn)數(shù)值修正在雷達(dá)液位計(jì)的校準(zhǔn)上是可行的。
雷達(dá)液位計(jì)要做到參考點(diǎn)校準(zhǔn)，將參考點(diǎn)設(shè)置在滿量程處是非常必要的。一般智能儀表都有滿量程和零點(diǎn)調(diào)整，我們可以利用滿量程調(diào)整選項(xiàng)對(duì)雷達(dá)液位計(jì)進(jìn)行參考點(diǎn)校準(zhǔn)，而不必再增加其他功能。同時(shí)利用智能儀表的顯示功能和濾波功能，在校準(zhǔn)完成后，將參考點(diǎn)的反射波屏蔽或標(biāo)注，使之不對(duì)工藝界面反射波產(chǎn)生影響。
參考點(diǎn)在線校準(zhǔn)可以在不影響生產(chǎn)的情況下進(jìn)行，減少了對(duì)工藝的影響和校準(zhǔn)時(shí)間。但是參考點(diǎn)校準(zhǔn)是單點(diǎn)校準(zhǔn)，僅對(duì)線性誤差具有數(shù)值修正作用。參考點(diǎn)校準(zhǔn)不能對(duì)工藝波動(dòng)，泡沫等非線性誤差進(jìn)行校準(zhǔn)，所以校準(zhǔn)時(shí)要具體考慮現(xiàn)場(chǎng)工藝條件。