调频雷达液位计在油轮中应用的历程

一直以来油轮上液位的计量大多数是以手动测量为主,随着测量技术的不断发展,一些油轮上安装了液位测量的仪表,但是由于技术原因,这些仪表也只能用于监控,不用于计量,直到调频雷达液位计的出现。

早年油轮使用压力式液位传感器,但是它的测量精度不能满足要求。后来利用电磁波技术的雷达液位计被用于油轮大舱的液位测量,其精度只能达到10-15mm,也不能满足测量要求。但是随着技术的成熟,调频连续波雷达液位计的出现改变了现状。调频雷达液位计测量过程中应用了约10GHz的高频信号,该高频信号呈线性变化。信号从天线发出,经待测平面反射后,回波被天线接收。信号频率与接收到的回波之间的频率差对应于测量距离。通过FFr将频率差转换为频谱差,再转换测量距离,液位和测量距离之间的差异取决于空罐的高度。相对于脉冲技术,调频连续波雷达液位计是对接收到的连续信号进行FFT变换,对信号进行锁相,计算出两个信号的时间差。它可以获得很高的精度,其精度主要取决于温漂和芯片的计算速度。温度补偿晶振一般可以达到1mm的精度。如果使用导波管进行测量,则同时使用更快的CPU和一些设备很容易达到0.1mm的精度。

在国际造船业中,雷达液位计广泛用于油轮油舱的测量,已被视为新造船货油舱的唯一液位测量方式。但由于精度问题,只用于监测,不用于测量。除了一些不能使用人工测量的,普通成品油船和原油油轮只使用雷达液位计监测装卸。在实际测量中,需要将液位信息转换为标准条件下的体积,这需要通过计量软件来实现。货舱一般不规则,结构特殊,罐的容积曲线一般是非线性的,需要根据计量软件中使用的罐容积表,选择实际罐体测得的罐体容积,然后根据不同油品的API表,最终得到标准条件下的标准容积来测量。调频雷达液位计的出现,让油轮货舱液位测量的准确性不再是问题,而且通过软件的计算,标准体积的计算也更加容易。因此,随着FMCW技术的不断改进和成本的不断降低,为所有油轮配备它将是必然的。

 

不得不说,随着雷达测量技术的飞速发展,调频雷达液位计在油轮计量中的广泛应用已经成为了必然的趋势。