雷达测量：钢水液位检测新技术

    雷达技术，对于普通人来说并不陌生，在军事上，常常采用雷达来测量飞行物的高度。雷达天线发射出一束微波信号，微波遇到云层和飞行器均会产生反射，再由雷达天线接受。由于云层和飞行器的物质、密度的差别，产生的反射信号不同，采用计算机识别技术，可以清晰地分辨云层及飞行器。将雷达技术应用到工业上，用来测量钢水包和结晶器的钢水液位，则是近几年随着雷达技术的发展和工业上对测量技术越来越高的要求而发展起来的。

    采用雷达测量技术来检测钢水液位，实际上就是雷达测距。雷达天线发出一束微波信号，到达反射面将产生反射。雷达通过测量发射波与反射波之间的延时来确定天线与反射面之间距离。由于微波测量不受环境的影响，非常稳定，理论上可以进行非常精确地测量。

    在军事上的雷达测距，由于距离较大，发射一束信号，到达物体后返回时间较长，所以测量较为简单。如果用来测量钢水液位特别是结晶器钢水液位，雷达天线与钢水液位的距离不会超过1米，发射波与反射技之间的延时将极短，测试非常困难。近几年，由于微波测量技术和计算机技术的快速发展，使得采用雷达技术来检测结晶器和中包车的钢水液位有了可能。目前，由加拿大加创公司在中国大陆最新推出的MIWIS雷达钢水液位检测仪在0.2米至20米测量范围内，其钢水液位的检测分辨率达到了1毫米。

    雷达钢水液位检测系统

    雷达钢水液位检测系统由喇叭形天线、雷达信号发射和接受单元、计算机处理单元和显示单元组成。

    对结晶器内钢水进行检测时，雷达测量系统的天线发射一束微波信号，到达结晶器钢水液面后反射，再由喇叭形天线接受，经信号发射和接受单元处理，并经计算机对信号处理后，可以给钢水液位控制系统提供模拟或数字型输出信号，也可以将信号达到显示单元进行液位显示。

    实际上，测量系统可以在结晶器旁采用支架安装，也可以安装在中包车下部。测量系统及喇叭形天线均有风冷系统，而保证在长期的高温烘烤下能够正常工作。

    雷达结晶器钢水液位测量系统的特点

    在钢水连铸过程中，其结晶器上方工作环境非常恶劣。目前，对于大方坯和板坯结晶器液位检测，使用较多的还是电涡流检测方式。由于电涡流探头的探测特性所致，探头离钢水液面不超过100毫米，如果发生溢钢，很容易造成探头损坏。而雷达测量系统天线与钢水的距离可以从200毫米到20米的范围内对钢水液位进行精确测量，所以测试系统可以非常安全地工作。

    雷达天线以波束形式的雷达信号，反射回来的回波信号仍由天线接收。通过测量雷达微波脉冲信号从发射到接收的传递时间，可计算出喇叭形天线到被测钢水液面的距离。因此，采用雷达技术测量钢水液位，还有一个最大的优点就是不要标定，只要安装稳定，就可以准确测量钢水液位。

    雷达测量的范围非常大，可以准确测量整个结晶器高度的钢水液位，这是任何其他结晶器液位检测装置无法达到的。雷达测量可以满足自动开浇的需要，而采用电涡流探头测量是无法进行自动开浇的。

    通常在钢水连铸时，钢水表面有一层保护渣。天线发出的微波信号遇到保护渣也会产生反射，由于保护渣的密度及表面平滑度与钢水相比有很大差异，所反射的信号也将有很大差别。通过MIWIS雷达测量系统的信号识别单元，分辨出钢水液位的反射信号，达到准确测量结晶器钢水液位的目的。

    加拿大加创公司的MIWIS雷达钢水液位测量系统有二个喇叭形天线，其中一个为微波天线，另一个为红外测温探头。在正常浇铸时，对于确定的钢种，结晶器内钢水温度基本上是一个定值，但是保护渣的厚度增加，保护渣表面的温度将下降。通过红外测温探头所探测到的温度差别，可以计算出保护渣的厚度。所以，MIWIS雷达钢水液位测量系统可以准确测量保护渣厚度，并提供模拟或数字信号输出，供自动加渣机工作。

    由于MIWIS雷达钢水液位测量系统安装特别方便，测量范围又很大，某些钢厂也用来检测中包车的钢水液位。

    目前，MWIS雷达钢水液位测量系统在欧美很多钢厂使用，中国台湾省中钢公司也在近期安装了MIWIS雷达钢水液位测量系统。从使用效果来看，其各项性能指标均明显好于电涡流测试系统。