张龙浩，祝怀标，谯 艳

（华中科技大学 控制科学与工程系，湖北 武汉 430074）

导波雷达物位计具有受温度、压力、雾气、泡沫及被测介质物理特性变化的影响较小的优点。而且其测量精确，性能稳定，在石化、电力、冶金、等领域得到了广泛的应用，是近年来发展最快的一种物位测量技术。目前已有的导波雷达物位计多是国外进口产品且价格较高，低成本的导波雷达物位计有很大的市场前景。

1 雷达导波物位计的测量原理

导波雷达是非接触式雷达和导波天线结合的产物。它运用了TDR（时域反射）的原理。

图1 导波雷达物位计的测量原理Fig.1 Measurement principle of guided wave radar level meter

图1是导波雷达物位计的测量原理，电磁波发射模块发射窄脉冲信号进入同轴电缆，信号传播到同轴电缆和导波杆的连接处（法兰处）会首先发生断路，一部分信号会反射产生一个顶部回波，其余信号继续沿导波杆传播。当信号与被测液体表面接触时，其阻抗特性会发生变化，一部分信号也会被反射，产生物位回波，此后信号在导波杆的底部断路处还会产生一个能量较小的底部回波。根据传输线理论，顶部回波和底部回波是断路产生的，所以与发射信号同相。一般下层介质的介电常数大于上层介质，特性阻抗小于上层，因此物位回波与发射信号反相。

导波雷达物位计通过测量物位回波和顶部回波之间的时间差计算物位高度，物位计的法兰处到被测介质表面的距离L与脉冲在杆上的传播时间Δt成正比。设c为光速。……