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细品物位之雷达物位计历史篇

发布日期:2015-06-30     浏览次数:7024

在所有的物位/料位/液位测量的物位计中,雷达物位计属于比较复杂的一种。从原理上来分,分为调频连续波雷达和脉冲雷达两大类,而调频连续波雷达又分为10GHz和24GHz两个频率;脉冲雷达分为6GHz(5.8GHz和6.3GHz)、26GHz,还有最新的78GHz三个频率。

首先呢?来介绍一下雷达物位计发展的历史。

1864

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831〜1879),出生于苏格兰爱丁堡,英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人,统计物理学的奠基人之一。1831年6月13日生于苏格兰爱丁堡,1879年11月5日卒于剑桥。

他预言了电磁波的存在,这种理论预见后来得到了充分的实验验证。他为物理学树起了一座丰碑造福于人类的无线电技术,就是以电磁场理论为基础发展起来的。麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学,在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后,坚信法拉第的新理论包含着真理。于是他抱着给法拉第的理论“提供数学方法基础”的愿望,决心把法拉第的天才思想以清晰准确的数学形式表示出来。

1887

海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz,1857年(丁巳年)2月22日-1894年(甲午年)1月1日),德国物理学家,于1888年首先证实了电磁波的存在。并对电磁学有很大的贡献,故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。在1886年至1888年间首先通过试验验证了麦克斯韦尔的理论。他证明了无线电辐射具有波的所有特性,并发现电磁场方程可以用偏微分方程表达,通常称为波动方程。无线电波具有相同的折射、衍射、极化和干扰现象。这些是关于雷达波的第一次试验。

1904

HÜlsmeyer 申请了电磁波信号发射器的专利权。此设备能发射和接收无线电波,用以检测金属体例如轮船或火车的存在。HÜlsmeyer 给德国海军和鹿特丹的国际海运大会演示了电磁波信号发射器。它因为有一定的局限性而没能成功地应用在商业上。

1917

沃森瓦特(Robert Watson-Watt)成功设计雷暴定位装置。

1922

马可尼(Guglielmo Marconi)意大利发明家,诺贝尔物理奖得主,无线电和电报的发明人。马可尼在美国电气及无线电工程师学会(American Institutes of Electrical and Radio Engineers)发表演说,题目是可防止船只相撞的平面角雷达。 

美国泰勒和杨建议在两艘军舰上装备高频发射机和接收机以搜索敌舰。

1925

伯烈特(Gregory Breit)与杜武(Merle Antony Tuve)合作,第一次成功使用雷达,把从电离层反射回来的无线电短脉冲显示在阴极射线管上。

1931

美国海军研究实验室利用拍频原理研制雷达,开始让发射机发射连续波,三年后改用脉冲波。

1934

在美国,无线电检测目标系统的专利获得批准。

1935

在英国,Robert Watson-Watt 使用无线电波来检测在距离 14.5 公里(9 英里)远的发射机和接收器之间飞行的飞机。这个实验中,使用了连续波(CW)雷达来检测在发射机和接收器之间飞行的飞机的存在,但是不能检测飞机的确切位置。

1937

Watson-Watt 为了国防的需要继续发展雷达设备。他开发了 ChainHome (CH)低频率雷达,检测距离达到 190 公里(118 英里)。它有 Chain Home Low(CHL)作为补充, CHL 测量距离较短但是能够搜索较低的海拔高度。

在此期间,德国人在秘密地研究雷达,制造了一种装在船上用于海上搜索的雷达发射器,它采用 366 MHz 的频率。他们还开发了 Freya 级的搜索雷达,它能检测远距离的飞机,但不能测量海拔高度。

1939

英国首先把空中侦察雷达应用到了他们的飞行器中,德国紧随其后。

1940

伯明翰大学的研究员 John Randall 和 Harry Boot 测试了空腔磁控管。他们发明的机器产生了 3GHz 的频率, 9.87cm 的波长和 400 瓦的能量。这大大改善了雷达的性能。空腔磁控管被大规模产生,它的能量输出显著增加。夜间战斗者把它用在飞行器上以改善近和远距离的侦察。

英国人还把空腔磁控管用来进行地面搜索。飞行器有能力在没有地面信标帮助的情况下航行到达他们的目的地。

1942

英国和美国分享他们的研究以求进一步发展空中侦察雷达和枪炮瞄准雷达。美国大规模生产并传授技术给盟军。美国人提出把 RADAR (Radio Detection And Ranging)作为所有编有秘密名称的雷达设备的统称。

1945

当雷达主要使用于安全和防御目的时,其他可能的应用也正在研究,包括测绘太阳系。早期实验成功的计算了金星的半径。

1946

在进行微波(雷达无线电波)的实验中, Raytheon 公司的 Percy Spencer 偶然地融化了他口袋里的巧克力棒。这导致了微波炉的发明。第一个商业产品高 51/2 英尺高,重750 磅,价值 3000 美元。Spencer 也为美国在空腔磁控管的发展做出了贡献。

1970

Saab 航空公司第一次将雷达液位仪表用来测量巨型油轮中的石油产品。

1980 中期

连续调频波(FMCW)的进一步发展导致了仪表具有了测量储罐的能力。这些设备很昂贵,但是精度非常高。

1980 后期

脉冲雷达物位仪器开始在过程工业测量领域发展起来。

1991

第一台脉冲雷达物位计投放市场。

1997

VEGA 首次推出了两线制回路供电、本质安全的雷达物位计。这是第一款低价的雷达物位测量仪表。

2009

恒立低频脉冲雷达物位计批量生产成功。

2013

    恒立高频脉冲雷达物位计研发设计成功。