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调频连续波(FMCW)是雷达液位计的核心测量技术之一,其通过发射频率连续变化的微波信号实现高精度液位测量。以下是其关键原理及特性:
一、核心工作原理
频率调制发射
FMCW雷达持续发射频率随时间线性变化的微波信号(通常为锯齿波或三角波),频率变化范围可达数GHz(如80GHz)。
二、技术优势(对比脉冲雷达)
特性调频连续波(FMCW)脉冲雷达
测量精度可达±1mm(贸易计量级)通常±5mm(受限于计时精度)
抗干扰能力频率差检测抗噪声强,不受介质波动影响易受虚假回波干扰
功耗与成本峰值功率低,硬件易集成需高功率脉冲,硬件成本高
盲区限制无距离盲区,可测近至天线端的液位存在40cm以上盲区
三、工业应用场景
高精度计量
适用于液化烃储罐等贸易交接场景,依赖±1mm精度保障计量准确性。
复杂工况
蒸汽/泡沫:80GHz高频信号穿透性强,有效蒸汽干扰;
低介电常数介质(如LNG):导波杆增强信号反射;
搅拌容器:小波束角(3°)避开搅拌器干扰。
安全敏感环境
低发射功率(毫瓦级)避免易燃易爆风险。
四、典型设计限制
线性度要求
调频线性度直接影响精度,需高稳定性压控振荡器(VCO)。
温度漂移
高温环境(>180℃)可能引起频率漂移,需温度补偿算法。
信号处理复杂度
实时FFT运算需高性能DSP支持。
技术趋势:80GHz FMCW雷达因波长短(4mm)、波束角小(3°),逐步成为复杂工况的方案,替代传统低频雷达。