調(diào)頻雷達(dá)液位計(jì)在油輪中應(yīng)用的歷程

一直以來油輪上液位的計(jì)量大多數(shù)是以手動(dòng)測量為主，隨著測量技術(shù)的不斷發(fā)展，一些油輪上安裝了液位測量的儀表，但是由于技術(shù)原因，這些儀表也只能用于監(jiān)控，不用于計(jì)量，直到調(diào)頻雷達(dá)液位計(jì)的出現(xiàn)。

早年油輪使用壓力式液位傳感器，但是它的測量精度不能滿足要求。后來利用電磁波技術(shù)的雷達(dá)液位計(jì)被用于油輪大艙的液位測量，其精度只能達(dá)到10-15mm，也不能滿足測量要求。但是隨著技術(shù)的成熟，調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)液位計(jì)的出現(xiàn)改變了現(xiàn)狀。調(diào)頻雷達(dá)液位計(jì)測量過程中應(yīng)用了約10GHz的高頻信號(hào)，該高頻信號(hào)呈線性變化。信號(hào)從天線發(fā)出，經(jīng)待測平面反射后，回波被天線接收。信號(hào)頻率與接收到的回波之間的頻率差對(duì)應(yīng)于測量距離。通過FFr將頻率差轉(zhuǎn)換為頻譜差，再轉(zhuǎn)換測量距離，液位和測量距離之間的差異取決于空罐的高度。相對(duì)于脈沖技術(shù)，調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)液位計(jì)是對(duì)接收到的連續(xù)信號(hào)進(jìn)行FFT變換，對(duì)信號(hào)進(jìn)行鎖相，計(jì)算出兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間差。它可以獲得很高的精度，其精度主要取決于溫漂和芯片的計(jì)算速度。溫度補(bǔ)償晶振一般可以達(dá)到1mm的精度。如果使用導(dǎo)波管進(jìn)行測量，則同時(shí)使用更快的CPU和一些設(shè)備很容易達(dá)到0.1mm的精度。

在國際造船業(yè)中，雷達(dá)液位計(jì)廣泛用于油輪油艙的測量，已被視為新造船貨油艙的唯一液位測量方式。但由于精度問題，只用于監(jiān)測，不用于測量。除了一些不能使用人工測量的，普通成品油船和原油油輪只使用雷達(dá)液位計(jì)監(jiān)測裝卸。在實(shí)際測量中，需要將液位信息轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)條件下的體積，這需要通過計(jì)量軟件來實(shí)現(xiàn)。貨艙一般不規(guī)則，結(jié)構(gòu)特殊，罐的容積曲線一般是非線性的，需要根據(jù)計(jì)量軟件中使用的罐容積表，選擇實(shí)際罐體測得的罐體容積，然后根據(jù)不同油品的API表，最終得到標(biāo)準(zhǔn)條件下的標(biāo)準(zhǔn)容積來測量。調(diào)頻雷達(dá)液位計(jì)的出現(xiàn)，讓油輪貨艙液位測量的準(zhǔn)確性不再是問題，而且通過軟件的計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)體積的計(jì)算也更加容易。因此，隨著FMCW技術(shù)的不斷改進(jìn)和成本的不斷降低，為所有油輪配備它將是必然的。

不得不說，隨著雷達(dá)測量技術(shù)的飛速發(fā)展，調(diào)頻雷達(dá)液位計(jì)在油輪計(jì)量中的廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為了必然的趨勢。