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從原理和應(yīng)用上區(qū)別雷達(dá)物位計(jì)和超聲波物位計(jì)

2018-04-16

　　物位測量儀表中，雷達(dá)物位計(jì)和超聲波物位計(jì)都屬于非接觸式物位計(jì)，很容易被我們混淆，下文我將從他們的基本原理和應(yīng)用上對(duì)二者進(jìn)行對(duì)比和分析，希望能夠?qū)走_(dá)物位計(jì)和超聲波液位計(jì)有更為深入地認(rèn)識(shí)，從而選購到更適合自己工況特點(diǎn)的測量儀表。

從原理和應(yīng)用上區(qū)別雷達(dá)物位計(jì)和超聲波物位計(jì)

雷達(dá)物位計(jì) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　超聲波物位計(jì)

　　一、從工作原理看
　　總的說來，雷達(dá)物位計(jì)是使用電磁波來測量物位的，超聲波物位計(jì)是用空氣振動(dòng)的機(jī)械波來測量物位的，這是二者最大的不同。
　　1．雷達(dá)物位計(jì)的工作原理
　　采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)物位計(jì)的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測對(duì)象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比，關(guān)系式如下：

D=C×T/2

　　式中 D——雷達(dá)物位計(jì)到測量物質(zhì)表面的距離；C——光速；T——電磁波運(yùn)行時(shí)間
　　雷達(dá)物位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出被測介質(zhì)面到雷達(dá)天線的距離，從而知道介質(zhì)在儲(chǔ)藏罐中的位置。
　　在實(shí)際運(yùn)用中，雷達(dá)物位計(jì)有兩種方式即調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的物位計(jì)，功耗大，須采用四線制，電子電路復(fù)雜。而采用雷達(dá)脈沖波技術(shù)的物位計(jì)，功耗低，可用二線制的24V DC供電，容易實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全，精確度高，適用范圍更廣。
　　2．超聲波物位計(jì)的工作原理
　　我們一般把聲波頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波，超聲波是機(jī)械波的一種，即是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的一種傳播過程，它的特征是頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，另外方向性好，能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中衰減很小，因而穿透能力強(qiáng)，尤其是在對(duì)光不透明的固體中，超聲波可穿透幾十米的長度，碰到雜質(zhì)或界面就會(huì)有顯著的反射，超聲波測量物位就是利用了它的這一特征。在超聲波檢測技術(shù)中，不管哪那種超聲波儀器，都必須把電能轉(zhuǎn)換為超聲波發(fā)射出去，再接收回來變換成電信號(hào)，完成這項(xiàng)功能的裝置就叫超聲波換能器，也稱探頭。

　　如上圖所示，將超聲波換能器置于被測介質(zhì)上方，向下發(fā)射超聲波，超聲波穿過空氣介質(zhì)，在遇到介質(zhì)面時(shí)被反射回來，又被換能器所接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電子檢測部分檢測到這一信號(hào)后將其變成物位信號(hào)進(jìn)行顯示并輸出。
　　由超聲波在介質(zhì)中傳播原理可知，若介質(zhì)壓力、溫度、密度、濕度等條件一定，則超聲波在該介質(zhì)中傳播速度是一個(gè)常數(shù)。因此，當(dāng)測出超聲波由發(fā)射到遇到介質(zhì)反射被接收所需要的時(shí)間，則可換算出超聲波通過的路程，即得到了物位的數(shù)據(jù)。超聲波有盲區(qū)，安裝時(shí)必須計(jì)算預(yù)留出傳感器安裝位置與測量介質(zhì)之間的距離。
　　二、從應(yīng)用場合看
　　由于雷達(dá)物位計(jì)與超聲波物位計(jì)的工作運(yùn)行方式大不相同，其使用的領(lǐng)域也不一樣。具體區(qū)別如下：
　　1. 雷達(dá)物位計(jì)測量范圍要比超聲波物位計(jì)大很多；
　　2. 雷達(dá)物位計(jì)有喇叭式、桿式、纜式，相對(duì)超聲波物位計(jì)能夠應(yīng)用于更復(fù)雜的工況；
　　3. 超聲波物位計(jì)精度不如雷達(dá)物位計(jì)，但在常規(guī)量程上，比如5米，10米，15米，20米，超聲波物位計(jì)的性價(jià)比要高于雷達(dá)物位計(jì)；
　　4. 用雷達(dá)物位計(jì)的時(shí)候要考慮介質(zhì)的介電常數(shù)，常規(guī)液體、固體都可以測量，就是塑料板、塑料皮等低介電常數(shù)的物體不能測量；而超聲波物位計(jì)是不需要考慮介質(zhì)的介電常數(shù)的；
　　5. 雷達(dá)物位計(jì)可以用在真空、蒸汽或者是泡沫環(huán)境中，超聲波物位計(jì)則不能應(yīng)用于真空、蒸汽含量過高或液面有泡沫等工況，對(duì)于常規(guī)固體液體都可以測量，但是測量粉末狀物質(zhì)不行，還有在揮發(fā)性強(qiáng)的液體上測量不夠準(zhǔn)確。

（深圳計(jì)為自動(dòng)化技術(shù)有限公司研發(fā)中心2018年4月16日發(fā)布）

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