摘要:阐述雷达物位计的干扰应对措施，介绍电子技术在屏蔽虚假回波中的应用。详述雷达回波和干扰抑制曲线在分析解决测量故障、优化回波质量中的应用。实践证明该方法切实有效， 可以有效提高测量质量。

雷达( 微波) 物位计基于有源雷达的回波测 距原理，可实现安全可靠的非接触测量，不受物料 密度变化影响，有独特优势［1 ］ ，随着技术的成熟， 在工业过程控制领域获得了广泛的应用，其应用 故障主要为选型与安装不当，选型不当将无法正 常使用，安装不当会产生严重的干扰回波，影响测 量质量甚至导致测量错误。

1 雷达物位计干扰信号处理措施

安装雷达物位计时应尽量避免干扰，无法避 免的，可用折射板将过强的虚假反射信号进行折 射，减小虚假回波的能量密度，使传感器较容易地 将虚假信号滤出。 雷达波沿程可能会遇到干扰源、物位界面等 对象，多路反射会被认定为对象在较远位置。主 流雷达回波处理都有独到之处，通常可查看回波 曲线，回波曲线是对容器内状况的扫描映射反演 绘图，即微波在传输沿程反射回波的能量图谱。 盲区附近的波形、真实回波和虚假回波，以及杂散 噪声信号的分布、宽度、强度及信噪比等有关测量 性能的因素，都可以通过回波曲线的形式全面反 映，使用户一目了然。

虚假回波的处理基于回波曲线，一般要预先 记录空罐的回波，如 KＲOHNE 的空罐频谱检测记 录功能。常见虚假回波处理方法有屏蔽干扰源、 虚假干扰回波注册消除、多次回波抑制及设置静 态/动态回波增幅置信阈值门限等方法，动态干扰 的处理更困难些.
简单的屏蔽干扰会遮蔽干扰点附近的所有回 波信号，带来测量盲区; 设置增幅阈值，物位在穿 越干扰区时，界面回波与干扰信号叠加，使回波的 波峰位置( 能量最强点) 发生偏移，误差由此而 生［2 ］ ; 多次回波抑制可消除因多路反射造成的物 位测量偏低的问题; 利用圆极化等技术，可以分离 界面回波与干扰回波，实现无效干扰回波注册，干 扰回波注册配合抑制会使液位跟踪更可靠，可以 很大程度上提高测量质量 。

2 复杂环境安装导致错误测量

某厂真空解析塔接收罐，材料 SS 316L、直径 1． 0m、通高 2． 8m、操作压力 2． 66kPa( A) 、操作温 度 70℃，物 料 为 粗 酐 与 少 量 轻 组 分 ( 主 要 为 DBP) ，罐内结构复杂，有隔板( 隔板高度 1． 4m) ， 距罐壁 200mm，隔板内侧有两进料管( 内径分别 为 40、80mm) 从罐顶延伸至距罐底 150mm 处，液 位计预留口在隔板外侧，近外侧罐壁，罐拱顶凹 底，侧开 600mm 人孔。
装置工艺引进国外技术，外方原设计液位测 量采用放射性液位计，考虑到安装和维护成本，改 用了稳液井安装的脉冲雷达 Micropilot M FMＲ240-45E2APJAC4D，两线制、精度 ± 3mm、圆 锥天线尺寸 100mm( 圆锥外径 95mm，标注尺寸大 于物理尺寸) ，稳液井内径 98． 3mm。

装置投用初期，雷达回波质量差，液位测量不 准确。判断原因为稳液井加工不合格，且容易挂 料。高频雷达能量较为集中，稳液井聚波效应弱于低频，且制作要求高。此台雷达波束角 8°，测 量长度 3m 时波束宽度 0． 42m，于是决定取消稳 液井，拆除稳液井检查发现开孔毛刺突出。

移除稳液井后，液位测量效果大为改善，但仍 存在问题，现象是液位测不到零，低液位时采出泵 流量与压力已无法维持，机泵密封磨损，液位仍然 指示在 800mm 左右，偶尔会跳变为零，HAＲT375 查看回波质量为 19dB，回波强，但通过现场操作 显示模块 VU331 查看回波曲线异常。

3 雷达物位计干扰回波抑制曲线的应用

由于雷达回波 处理采用信号包络估值方法，故回波曲线称为包 络线，不同于西门子的虚假回波抑制包络线［4 ］ ( 即 TVT，抑制虚假回波和动态阈值曲线) 。图 1 中的 － 0． 01、3． 16 分别代表了此次绘制回波曲线 的起点与终点( 以仪表测量基准点为参考零点) 。 默认回波最强点为物位，图中的 2． 241m 为所评 定物位与参考点的距离，图中标记出了空标( 即 零点) 、满标( 即量程) 和所评定界面的位置。图 中的 36dB 为回波质量，回波质量即为信噪比，反 映了物位计应用效果。脉冲雷达回波能量较低， 需要动态处理更大的强度差别的回波，回波一般 用分贝数表征，导波雷达与连续调频波雷达一般 用回波能量毫伏值表示。图 1 中除最左端由仪表 自身发射造成的半个波峰和一料面反射波峰外， 没有多路反射波，这得益于其“首次回波因子” ( First Echo Factor，FEF) 功能［5 ］ 。

图2显示了两条曲线，回波曲线与抑制曲线，只有幅度越过抑制曲线的回波才能被评定。Mi-cropilot MFMR2XX能手动抑制比真实物位高（更接近顶部测量参考点）的干扰回波，并要求抑制范围最远至距真实物位0.5m处，否则抑制干扰的同时也将削弱物位信号。图2中的虚假回波强度小于物位回波，即便不做抑制，物位也能正确评定，但仍建议做电子抑制，以提高回波质量。

接收罐物料完全排空时，DCS 监控液位稳定 在 830mm，偶尔跳到零，VU331 现场操作模块查 看回波曲线如图 3 所示，可以看出有虚假回波 P1、P2、P3，P1 处干扰源大，但干扰强度稍弱于 P2，于是距离雷达 1． 777m 的 P2 被选定。接收罐 空标设定为 2． 685m，满标设定为 2． 400m，由于表 内部设置了偏移量，所以液位示值与距离之和不 等于空标。( 注解:  Micropilot M FMＲ2XX 现场操作显示模块 VU331 绘制显示的回波曲线 没有对横、纵坐标进行标注，但专用 PC 机调试软 件“ToF Tool”显示的曲线更为精细，明确地把纵 坐标标注为 － 120 ～ 0dB、横坐标标注为从零到略 远于空标的距离，笔者没有此软件以及相应的通 信接口硬件) 。

Micropilot M FMＲ2XX 可以通过组功能“check distance”( 051) 触发抑制，选项有: “dis-tance = ok / dist． too small / manual”，当没有干扰或者干扰回波弱于物位回波时，回波曲线与图 1 或图 2 类似，可以选择“distance = ok”，此时测量值不改变，但回波质量提升。

接收罐抑制时首先选择了“dist． too small”，抑制范围终止在距空标 0． 5m( 即距离测量参考点dist． = 2． 185m) 处，液位仍然测不到零，于是选择了“manual”，最终，输入抑制间距 2． 6m 后，液位方测到零。回波曲线和抑制曲线如图 4 所示。

液位投用后，液位趋势正确，对照外贴高低超 声波液位开关，液位测量值为 220mm 和 1 100mm 时开关动作，与液位开关的安装高度相符，做抑制 曲线很大程度上改善了测量。抑制距离接近于空 标，但仍然能够正确测量的原因是液面反射率较 高。同时，液位出现了最高只能测到 1 927mm 的 问题———大约在虚假回波 P1 位置，原因是更高 液位的回波不能突破抑制曲线，注意图 4 中抑制 曲线与回波曲线的形状并不完全相同，即此款雷 达的增幅阈值并不恒定。

除了预设定抑制曲线外，Micropilot M FMＲ2XX 还有与抑制曲线作用类似的浮动均线， 即对回波幅值取平均的一条曲线，随容器内反射 特性( 包络线) 的变化而改变，可随容器内的动态干 扰( 如挂料和湍动的液面) 自整定其波形，用以抑制 小的动态干扰，曲线以下的信号被忽略，越过线的最 强回波将被评定，实践中发现其作用不明显。

4 结束语       

雷达物位计的可靠应用有赖于正确的选型与 安装，安装环境不理想时，虚假电子回波抑制可以 屏蔽干扰信号，大幅提高测量质量，给工艺提供可 靠参考。