西門子雷達(dá)料位計是利用回波測距原理。發(fā)射天線向被測目標(biāo)發(fā)射微波，被測目標(biāo)的微波被接收天線接收，信號處理器將發(fā)射信號與接收信號比較，計算出被測距離，并可算出相應(yīng)的物位值。
微波脈沖來回傳播時間t由下式?jīng)Q定：
t= （1）
式中a—天線到被測目標(biāo)的距離
c—微波傳播的速度（光速）
Pk=Pτx C x GiGtGr/r4 （2）
式中： Pτ—天線輻射功率
C ——- 經(jīng)驗系數(shù)，由經(jīng)驗決定
Gi——- 由目標(biāo)表面介電特性及面積決定的反射增益
Gt，Gr—天線發(fā)射和接收效率
r—天線與目標(biāo)間的距離
從式（2）知：接收的回波能量大小與天線的發(fā)射和接收效率以及天線輻射功率有關(guān)，故雷達(dá)料位計的天線設(shè)計和形狀很關(guān)鍵關(guān)鍵，現(xiàn)有的天線除號角天線（喇叭口）和棒狀天線外，還有平面天線和拋物面天線，為用于介電常數(shù)較小的物料，將纜繩作為天線或安裝導(dǎo)波管，纜繩和導(dǎo)波管一直延伸到庫或倉底，由此來傳遞發(fā)送和接收的電磁波，增強(qiáng)了回波的信號。
從式（2）還知：接收的回波能量大小與物料表面的介電特性有關(guān)，介電常數(shù)ε高，反射率高，得到的回波強(qiáng)度也高；介電常數(shù)ε低，物料會吸收部分微波的能量，回波強(qiáng)度也較低。通常要求被測物料的介電常數(shù)ε：液體為ε>1.8,固體ε>2.5， 水泥廠固體ε>2.5，水泥的介電常數(shù)ε為3。
在水泥工廠，各種固體物料儲存在庫或倉里，都存在物料的安息角，回波反射也會象超聲波一樣存在漫反射，產(chǎn)生干擾回波和假回波，通過軟件可排除干擾回波和假回波，但有效回波強(qiáng)度會減少很多，故設(shè)計選型時，要考慮衰減，選量程要留有一定的余量。
三 西門子雷達(dá)料位計的選型
1．脈沖型和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)
用于測物位的西門子雷達(dá)料位計通常分為兩類：脈沖型雷達(dá)（Pulse）和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)（FMCW）。在過程監(jiān)測場合主要選用脈沖型雷達(dá)，由于其頻率較低（6.3GHz），并且在天線結(jié)構(gòu)設(shè)計時充分考慮了冷凝、積料等影響，還能利用超聲波料位計中的回波信號處理，在有攪拌器等復(fù)雜工況中也能識別有效回波，價格相對也
2．顆粒狀物料的選型
在水泥廠原料大多是顆粒狀物料，少數(shù)是塊料，如石灰石、原煤、頁巖等，其半成品熟料也是顆粒狀物料，儲存在庫或倉里，都存在物料的安息角，但也有反射介面。根據(jù)入料和卸料所形成的物料安息角和表面情況，在確定有效量程后，建議采用非接觸型的雷達(dá)料位計，即帶有棒形或號角形天線的料位計。如用接觸型的雷達(dá)料位計，會產(chǎn)生對纜繩較大的下拉力，造成事故。根據(jù)水泥廠信息反饋，號角形天線的料位計回波更強(qiáng)，**度更高（?.2～?% F.S）,常用型號為PULS54或SITRANS LR400。
3．粉狀物料的選型
在水泥廠和粉磨站水泥庫一般有4～8個，在水泥廠還有生料均化庫和粉煤灰?guī)?，這些物料全是粉料，非常難測其料位。在庫里的粉料表面非常疏松，微波反射相當(dāng)困難，為此建議采用接觸型雷達(dá)料位計,也可選用大法蘭的帶有號角天線的非接觸型雷達(dá)料位計，較典型的產(chǎn)品有VEGA-FLEX52K和E H的FMP40纜式雷達(dá)料位計，它實際上是把纜繩既當(dāng)天線又作導(dǎo)波管，合二為一，微波脈沖從探頭發(fā)出后沿纜繩傳播，當(dāng)脈沖遇到物料表面時會被反射回來，其量程可達(dá)35m，被測物料的介電常數(shù)ε*低為1.6,另外纜繩的耐磨和忍受的*大下拉力，能滿足水泥廠各類粉料庫的檢測要求。目前已有許多水泥廠用纜式雷達(dá)料位計測量水泥庫和粉煤灰?guī)斓牧衔?，取得較好的效果，如海螺荻港、浙江三獅、陜西耀縣、甘肅祁連山等水泥廠。由于均化庫的工況復(fù)雜，建議采用VEGA-PULS68或西門子的產(chǎn)品，型號為SITRANS LR400，24GHz，量程*大為45m，四線制。
4．二線制
目前使用的雷達(dá)料位計大多是一體化的產(chǎn)品，由二線制供電，可直接接控制系統(tǒng)的模塊，輸出4～20mA的模擬信號，可節(jié)省大量電纜；同時還提供HART數(shù)字信號和各種協(xié)議的現(xiàn)場總線的數(shù)字通信功能，和計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接非常方便，既可在現(xiàn)場調(diào)試；也可用PC 機(jī)在控制室調(diào)試，如組成FCS系統(tǒng)還可在操作員站調(diào)試。
四． 結(jié)論
水泥廠的物位測量是水泥生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)一個重要組成部分，西門子雷達(dá)料位計的應(yīng)用解除了人們對水泥廠的物位測量的疑慮，現(xiàn)有西門子雷達(dá)料位計在品種、**度、標(biāo)準(zhǔn)材料、耐壓、耐高溫、防爆等方面都能滿足水泥廠檢測和控制的要求。
