雷达液位计 “穿透泡沫测量” 的核心逻辑,并非真正意义上让雷达波 “穿过” 所有泡沫,而是通过雷达波的物理特性优化、信号处理算法升级,以及针对性的硬件设计,减少泡沫对测量的干扰,优先识别泡沫下方的真实液面,从而实现准确测量。其技术原理可拆解为以下 4 个关键维度:
一、核心前提:泡沫与液体的 “介电常数差异”
雷达波的反射效率由被测介质的介电常数(εr) 决定:介电常数越高,雷达波反射越强;反之则反射弱、穿透性强。
液体(如水、油、溶剂)的介电常数通常较高(水 εr≈80,柴油 εr≈2.2,乙醇 εr≈25),雷达波在液体表面会形成强反射信号;
泡沫(尤其是气液混合的 “轻泡沫”,如洗涤剂泡沫、酵泡沫)的介电常数低(εr≈1.1~1.5,接近空气的 εr≈1),雷达波在泡沫表面的反射信号弱,大部分量会直接 “穿透” 泡沫层,直达下方高介电常数的液体表面。
这是雷达液位计能穿透泡沫的物理基础—— 泡沫的低介电常数特性,使其对雷达波的阻碍作用远小于液体,为雷达波 “绕过” 泡沫、识别真实液面创造了条件。
二、硬件优化:增强雷达波的 “穿透能力” 与 “信号强度”
针对泡沫场景,雷达液位计的硬件设计会从 “发射端” 和 “接收端” 双向优化,确保穿透泡沫后的雷达波仍有足够量反射回探头:
高频雷达波设计(26GHz/80GHz)
相比低频雷达(6GHz),高频雷达波具有波长短、量更集中、方向性更强的特点:
短波长可减少泡沫颗粒对雷达波的 “散射损耗”(泡沫中的微小气泡会散射低频雷达波,导致量衰减,而高频波受散射影响更小);
强方向性可让雷达波更精地聚焦于液面,避免量分散在泡沫层中,确保穿透泡沫后仍有足够量到达液面并反射。
例如,80GHz 高频雷达在穿透 50mm 厚的轻泡沫时,量衰减仅为 6GHz 雷达的 1/3,更易获取真实液面的反射信号。
高功率发射模块
部分 “抗泡沫型” 雷达会配备高功率发射器(发射功率比普通雷达高 2~3 倍),通过提升雷达波的初始量,抵消泡沫层造成的量损耗 —— 即使部分量被泡沫吸收或散射,剩余量仍能穿透泡沫,在液体表面形成可被识别的反射信号。
高灵敏度接收天线
穿透泡沫后的反射信号会比直接测量液体时弱(衰减约 10%~30%),因此雷达会搭配低噪声、高灵敏度的接收天线(如喇叭口天线、抛物面天线),放大微弱的液面反射信号,同时制泡沫表面的弱反射杂波,避免误识别。
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