新一代激光料位计 东北大学教授研发 效果显著

测量原理 

激光料位计内置可见激光瞄准被测介质，内置高精度高分辨率计时装置测量红外激光在发射点和被测介质之间往返时间，则L = t * c / 2  (t为往返时间，c为光速)。激光料位计属非接触式测量，由于激光可穿透玻璃，所以激光料位计可以做很好的防护，可用于恶劣环境测量（高温、高压、高湿、高粉尘）。由于激光发射角非常下(＜0.2°)，激光料位计可测量狭小空间料位，可对不规则料面进行**测量。 

激光测距仪置于精心设计的防护罩内，使得激光料位计可用于恶劣环境（高温、高压、高湿、高粉尘）测量。精心设计的防护罩使得激光料位计可安装于任何环境及以任何角度与方式进行安装。 

3D激光料位扫描仪在激光料位计的基础上对料面进行三维测量，配备相关计算机软件，形成料面的三维立体图像，并且得到料面的**料位、**料位、平均料位、仓料体积、仓料质量，使测量更全面准确、更直观形象。 

 水冷/风冷 

        工作在高温或极低温环境的激光料位计必须进行水冷或风冷以保证防护罩内部工作温度在一定范围，此时工作环境温度可高达150℃. 水冷/风冷接头为M12*1.5。 

水冷：流量>0.85m3/h，  水温 

风冷：流量>0.3~0.6L/s，风温 

雨刮器 

    工作在高粉尘条件下的激光料位计可加装雨刮器，定时清除激光料位计防护玻璃表面的粉尘，延长人工清理周期，使激光料位计更好地工作。 

摄像 

    在光线许可的条件下可在防护罩内加装摄像装置，可在计算机屏幕上更直观的看到现场工作情况。 

 云台 

在需要进行料面测量的情况下选用3D激光料位扫描仪，使测量更全面准确、更直观形象。此时在激光料位计的基础上加装云台和相应的计算机处理软件及RS485通讯。利用计算机控制三维测量，以及在计算机屏幕上直观的显示料面的三维立体形状图像及**料位、**料位、平均料位、仓料体积、仓料质量等信息。 

 激光 

可见激光  波长：635nm，＜1mW，＜15mm@5m，用于瞄准 

红外激光  波长：905nm，＜0.8mW，1kHz，10ns脉冲，用于测量 

 编程 

可利用RS485通信对激光料位计进行编程、校准等操作；利用RS485对云台进行控制，实现对料面的3D测量。 

   输出 

激光料位计可输出和料位具有线性关系的4~20mA模拟信号，该线性关系可编程。模拟信号负载能力＞300Ω. 

型谱 

防爆 

在需要防爆的场合，可选防爆护罩和防爆云台。 

测量 

测量范围：0.4m~50m（特殊定制可至150m） 

分辨率：  1mm 

**精度：±1cm 

测量速度：0.1s~105s，3D扫描：5min 

输出 

模拟量输出：4~20mA，负载能力＞300Ω 

RS485：参数设置、校准、云台控制 

 激光 

可见激光  波长：635nm，＜1mW，＜15mm@5m，用于瞄准， 

红外激光  波长：905nm，＜0.8mW，1kHz，10ns脉冲，用于测量，大约4mrad，一级激光 

 环境 

常温型：-25~50℃，电加热（更低温度可定制）；8℃关闭。 

高温型：-55~150℃，水冷或风冷（高温不提供3D，更高温度可定制）；水冷：流量>0.85m3/h，  水温0.3~0.6L/s，风温 

存储温度：-20~70℃。 

相对湿度：10~95%RH，无结露。 

海拔高度：2000m。 

被测介质温度：可达2000℃。 

在晚上、黄昏或目标处于阴影中时，测量距离会有所增加；在日光或目标反光不好的情况下，测量距离会减小，测量时间会增加。当被测物是无色液体（如水）、洁净的玻璃时，表面有非常透明的特性的物体时，可能会产生测量错误。当测量物有非常强的反光（如镜子）时，激光可能被反射掉，从而产生错误的测量。 

激光料位计防护等级：IP67。 

云台防护等级：IP66，云台工作环境温度：-30℃~55℃（可选-40℃~65℃）。 

 供电 

电源：220VAC（3D可24V交流或直流供电，也可220VAC供电） 

功耗：正常 

 包装 

激光料位计尺寸：普通激光料位计（常温、高温）¢108*320mm（详见安装尺寸），重量：约3.5kg；水冷/风冷激光料位计（超高温）护罩尺寸¢108*320mm（详见安装尺寸），重量：约5.0kg；云台尺寸：180*185*260（L*W*H），重量：约5.5kg。 

包装尺寸：160*160*360mm（不含云台）。 

水冷/风冷激光料位计可以法兰安装，法兰为标准DN100法兰。在底部还有一个支架，可用于安装。 

3D激光料位扫描仪安装尺寸 

图4.3  3D料位扫描仪安装尺寸 

  雨刮器尺寸 

普通激光料位计（常温、高温）雨刮器安装在激光料位计顶部安装，在上述尺寸基础上加上雨刮器尺寸。 

水冷/风冷激光料位计（超高温）雨刮器安装在激光料位计上侧部安装，在上述尺寸基础上加上雨刮器尺寸。 

雨刮器尺寸：200*40*30（长*宽*高），前端延长30mm。 

图4.4  雨刮器安装示意图 

  电缆安装尺寸 

    激光料位计电源线、信号线分别穿过2个M20*1.5的防水电缆接头与接线端子板上的接线端子连接，导线外径  

  接线端子图 

激光料位计对外接线只需要电源线（85VAC~265VAC），如图左上角G、N、L接线端子；信号线：4~20mA输出、RS485通信、外触发（如图右上角6线可插拔端子）。其中，测量时外触发（Ex端）和地（GND端）短接；参数设置和校准时，外触发（Ex端）和地（GND端）断开。所有连线线径≤2.5mm，常温，导线耐温80℃；高温，导线耐温超过150℃。 

编程 

系统运行环境 

 硬件环境： 

主机：奔腾586以上CPU，128M以上内存 

显示器：彩色VGA 

硬盘：40MB以上 

通讯：兼容RS485通讯接口1个 

  软件环境： 

运行平台：Windows9X/ME/2000/XP中文版 

用户读取相关参数后，参数列表中会显示激光料位计对应的参数信息（注：该区域只显示参数信息，不能在此修改参数，即使修改也无法生效）。 

这里说明一下中各个参数的意义： 

地址：激光料位计的设备地址，默认为128，取值范围在1-250之间任意数值。 

连续测量数据返回时间间隔（单位：秒）：料位计连续测量并返回料位值的时间间隔，取值范围在0.1-105之间数值，单位秒。 

测距起始点：表示传感器的测距起始点，默认使用前端面，一般法兰式安装时使用前端面，即从料位计的前端面开始计算测量料位，有些现场采用吊装时，可能会需要设置为从传感器后端面开始计算测量料位，用户可根据安装情况决定。 

传感器信息：:内部传感器的型号规格代理商等信息（需传感器支持） 

传感器温度：内部传感器的当前工作温度信息（需传感器支持） 

传感器时钟：可以读取内部传感器的工作时钟（需传感器支持） 

传感器长度：传感器的实际物理长度，默认133毫米，在采用后端面作为起始点时，传感器会需要传感器的长度才能计算出实际的料位值。 

测距修正值：料位计的测量值和实际料位值之间可能存在误差，可以通过修正值进行校正，这里显示的就是修正值的大小。 

模拟输出相关参数：料位计带有模拟输出功能，默认为4-20mA输出，可根据现场情况对输出进行配置 

输出方式： 

正向：代表输出按照料位计的实际测量料位与量程之间按正比例输出，即上限对应20mA，下限对应4mA。 

         反向：代表输出按照料位计的实际测量料位与量程之间按反比例输出，即上限对应4mA，下限对应20mA。 

输出类型：用户要根据实际订货的料位计型号进行配置，默认为4-20mA。 

量程上限：料位计需要测量的实际料位的上限，单位米。 

量程下限：料位计需要测量的实际料位的下限，单位米。 

测量数据错误：当测量数据出现错误时，模拟输出的状态，共有四种状态，输出最小值、输出**值、输出中间值、保持当前值。 

数据小于下限：当测量数据小于下限时，模拟输出的状态，共有四种状态，输出最小值、输出**值、输出中间值、保持当前值。 

数据大于上限：当测量数据大于上限时，模拟输出的状态，共有四种状态，输出最小值、输出**值、输出中间值、保持当前值。 

开机未测量：当传感器通电未测量时，模拟输出的状态，共有四种状态，输出最小值、输出**值、输出中间值、保持当前值。 

开关输出相关参数：对于具备开关输出的料位计这里会显示开关参数（目前定型型号未提供此项功能） 

激光料位计优缺点 

 激光料位变送器优点 

1、能耗小，能量集中，回波率高。 

2、安装空间小，能测量直径很窄的罐或釜的料位,也可侧装。 

3、所见即所得，点对点，**测量。 

4、进料无影响（如图）。 

光料位计与传统的雷达料位计相比较  

具有的优点：精度高，频率高、波长短； 测量稳定，可靠性高，波束不发散不易受到干扰；光束能够穿透玻璃窗和通明介质；量程大，信号衰减小；