1、液位傳感器測量原理

導波雷達液位傳感器利用時(shí)差實(shí)現液位測量，運用TDR(時(shí)域反射)原理，通過(guò)探頭反射波和液位反射波之間的時(shí)間差來(lái)測量液位。

導波雷達液位傳感器采用發(fā)射-反射-接收的方式，首先發(fā)射一個(gè)高頻電磁波，電磁波會(huì )沿同軸線(xiàn)纜傳播到法蘭處，產(chǎn)生一個(gè)回波(頂部回波);然后電磁波繼續沿導波桿傳播，當電磁波碰到液面后，由于介電常數發(fā)生突變，會(huì )產(chǎn)生另一個(gè)回波(物位回波)，兩個(gè)反射波都被設備接收。通過(guò)檢測出的兩個(gè)回波的時(shí)間差，即可計算出液面高度。

頂部回波和物位回波的時(shí)間差一般在10ns以?xún)?，若通過(guò)直接測量時(shí)間差來(lái)計算液位，則達到毫米級別的精度所需的時(shí)間測量精度以及采樣、處理的速度要達到皮秒量級。數字計數或實(shí)時(shí)采樣等傳統時(shí)間測量方式很難達到如此高的要求，為此采用等效時(shí)間采樣的方法。

等效時(shí)間采樣是指對頻率很高的周期性或者準周期性被采樣信號，以較慢的采樣頻率捕獲被采樣信號的樣本，然后按照一定規律重新組合，得到與原信號相似的波形，從而實(shí)現通過(guò)較低的實(shí)時(shí)采樣速率獲得較高的等效采樣速率。對乏燃料池的液位來(lái)說(shuō)，毫秒級別內的液位變化是很小的，所以可以將乏燃料池的液位回波信號看為準周期性重復信號，也就適用于等效時(shí)間采樣法。

2、液位變送器工作原理

液位變送器的主要功能是產(chǎn)生雷達波，并對返回的雷達波進(jìn)行分析處理，得到液位數據并將其變送為4~20mA信號。脈沖發(fā)射控制電路以440kHz左右的頻率發(fā)射脈沖波，脈沖波通過(guò)同軸線(xiàn)纜向外傳輸，經(jīng)過(guò)法蘭和液面時(shí)，各返回一個(gè)回波。脈沖采樣控制電路會(huì )按照等效時(shí)間采樣原理，以每個(gè)周期加ΔT的間隔控制高速采樣門(mén)的開(kāi)啟，實(shí)現對回波信號的采樣，通過(guò)放大電路對信號進(jìn)行放大，得到液位信息。液位信息經(jīng)4~20mA變送模塊轉換為供電回路的電流值，此電流值與液位高度保持線(xiàn)性關(guān)系。LOOP供電處理模塊負責為整個(gè)系統提供電能，整個(gè)系統耗電流低于3.5mA。

由以上描述可知，變送器的采樣密度是由ΔT決定的，ΔT的時(shí)間長(cháng)短和精確度直接決定了液位信息的分辨率和精度。因此，變送器的核心部件是脈沖發(fā)射、接收時(shí)間差校準模塊，此模塊的采樣精度決定了液位測量回路的精度。