物位(wèi)是工(gōng)業(yè)過程監控的(dí)重要目(mù)標參數之(zhī)一(yī)，各(gè)種罐體，料倉，水(shuǐ)池等(děng)的連續物位測量(liáng)中，由於現(xiàn)場工況(kuàng)千(qiān)差萬別(bié)，很難有能(néng)滿(mǎn)足(zú)所有(yǒu)工況(kuàng)應用的物位(wèi)儀表。
其中，在非接(jiē)觸測量儀表中(zhōng)，雷(léi)達和超(chāo)聲波兩(liǎng)種(zhǒng)原理物位計應用(yòng)非(fēi)常(cháng)廣(guǎng)泛。
那麼(mó)，雷達物(wù)位(wèi)計和超聲(shēng)波(bō)物位(wèi)計區別(bié)在哪(nǎ)裏？這(zhè)兩種(zhǒng)的測量原理究(jiū)竟是什麼？雷(léi)達物位計(jì)和超(chāo)聲(shēng)波物位(wèi)計相比(bǐ)各(gè)自的優勢是什麼呢?
今(jīn)天(tiān)，就這些(xiē)問(wèn)題和大(dà)家講解一下(xià)這(zhè)兩種(zhǒng)物位計(jì)。
超(chāo)聲波(bō)物位計
我(wǒ)們(mén)一般把聲(shēng)波頻率超過20kHz的(dí)聲波稱(chēng)為(wéi)超聲波，超聲波(bō)是(shì)機械波的一種(zhǒng)，即是機(jī)械振動(dòng)在(zài)彈性介(jiè)質中的一(yī)種(zhǒng)傳(chuán)播過(guò)程，它的(dí)特征是(shì)頻率高，波長短，繞射(shè)現象小(xiǎo)，另外(wài)方(fāng)向性好(hǎo)，能夠成(chéng)為(wéi)射綫(xiàn)而定向(xiàng)傳播。
超(chāo)聲波(bō)在(zài)液體，固(gù)體中(zhōng)衰減(jiǎn)很小(xiǎo)，因而穿(chuān)透(tòu)能力強，尤其(qí)是在對(duì)光不透明的固(gù)體中(zhōng)，超聲(shēng)波(bō)可(kě)穿透幾十米的長(cháng)度(dù)，碰到雜質或(huò)界(jiè)麵就(jiù)會有(yǒu)顯(xiǎn)著的反射(shè)，超(chāo)聲波測量(liáng)物(wù)位(wèi)就是利用(yòng)了它的這一特(tè)征。
在(zài)超(chāo)聲波(bō)檢(jiǎn)測技術中，不(bù)管哪種(zhǒng)超聲(shēng)波儀器，都必須把(bǎ)電(diàn)能轉換(huàn)超(chāo)聲波(bō)發射(shè)出(chū)去(qù)，再接收回(huí)來(lái)變換(huàn)成電(diàn)信(xìn)號，完成這項功(gōng)能(néng)的裝置(zhì)被(bèi)稱(chēng)為超(chāo)聲(shēng)波換能器，也稱(chēng)探頭(tóu)。
工作(zuò)時(shí)，超聲波換(huàn)能器(qì)置於被(bèi)測物上方，向(xiàng)下(xià)發射超(chāo)聲波，超聲波穿(chuān)過空氣介質，在遇到被(bèi)測物表麵時(shí)被(bèi)反射回來，又(yòu)被換(huàn)能(néng)器所(suǒ)接收(shōu)並(bìng)轉換為電信號，電(diàn)子檢(jiǎn)測(cè)部(bù)分(fēn)檢(jiǎn)測(cè)到這(zhè)一信號後將其(qí)變成物位信號進(jìn)行顯(xiǎn)示(shì)並(bìng)輸(shū)出(chū)。
雷(léi)達(dá)物位(wèi)計
與(yǔ)超聲波物位(wèi)計(jì)工(gōng)作(zuò)模(mó)式(shì)相(xiāng)同(tóng)，雷達物(wù)位(wèi)計同樣(yàng)采用發(fā)射-反射-接(jiē)收(shōu)的(dí)工作模式，不同(tóng)是雷(léi)達超聲(shēng)波物(wù)位計的測(cè)量(liáng)主(zhǔ)要依賴(lài)超聲(shēng)波(bō)換能(néng)器(qì)，而雷達物位(wèi)計則依(yī)靠高頻(pín)頭和天綫。
超(chāo)聲(shēng)波物(wù)位計使用(yòng)機(jī)械波，而雷達(dá)物位計使用的是超(chāo)高頻率(shuài)（幾G到幾十(shí)G赫(hè)茲）電(diàn)磁波。電磁波以光速(sù)運行，運行時(shí)間可以通過電(diàn)子部件被轉換成(chéng)物位信號。
另一(yī)種(zhǒng)常見(jiàn)的雷達物位計是導(dǎo)波雷(léi)達(dá)物(wù)位(wèi)計(jì)。
導(dǎo)波雷達物(wù)位計是依據(jù)時域反射原理(TDR)為基(jī)礎的雷(léi)達料位計，雷(léi)達(dá)料(liào)位計(jì)的(dí)電(diàn)磁(cí)脈(mài)衝以(yǐ)光(guāng)速(sù)沿(yán)鋼纜(lǎn)或探棒傳播，當遇(yù)到(dào)被(bèi)測介質表(biǎo)麵時，雷(léi)達料位計的(dí)部(bù)分(fēn)脈衝被反射(shè)形(xíng)成回(huí)波並沿(yán)相同路(lù)經返回到脈(mài)衝發射裝置，發(fā)射裝(zhuāng)置與被測介質表麵的距離同(tóng)脈(mài)衝在其間(jiān)的(dí)傳播時(shí)間成(chéng)正比(bǐ)，經計(jì)算得出(chū)液位高度。
影響(xiǎng)超聲波物位效(xiào)果(guǒ)因素
傳感(gǎn)器(qì)發(fā)出的超聲波碰到(dào)被測介質被(bèi)反射，反射(shè)回波的質量反映(yìng)了物(wù)位(wèi)計(jì)應(yīng)用效(xiào)果。
回(huí)波質量定義為(wéi)最(zuì)小回波(bō)幅(fú)度（在(zài)惡(è)劣條件(jiàn)下(xià)回(huí)波(bō)幅度）比最大噪聲幅度(dù)（虛假回(huí)波，多徑(jìng)反射回(huí)波(bō)等(děng)的(dí)幅度）。回波(bō)質量數值(zhí)越大，物位(wèi)計應(yīng)用(yòng)效果越(yuè)好(hǎo)。
1.傳(chuán)播(bō)介(jiè)質越穩定越(yuè)有利於傳播
超(chāo)聲波(bō)是(shì)機(jī)械波。機械(xiè)波(bō)在傳播(bō)過程中會受(shòu)到(dào)傳(chuán)播(bō)介質穩(wěn)定(dìng)程度的影(yǐng)響。例(lì)如(rú)：有一(yī)池塘水，當(dāng)風平浪(làng)靜時(shí)，往(wǎng)池塘中(zhōng)扔(rēng)石子(zǐ)就可(kě)看(kàn)到水波(bō)紋，當(dāng)大風使(shǐ)池塘(táng)水起(qǐ)波浪(làng)時，往(wǎng)池(chí)塘中扔很(hěn)大的石頭(tóu)都(dū)難看(kàn)到水(shuǐ)波紋(wén)。
引起空氣波動(dòng)因(yīn)素很多(duō)，如：粉(fěn)塵，氣浪(làng)，蒸汽(qì)，料流(liú)等都(dū)會引起空氣波動(dòng)，降低(dī)回波質量，影響測量(liáng)效果。
2.被測介質(zhì)表麵越平整(zhěng)，聲(shēng)阻(zǔ)抗(kàng)越大越有(yǒu)利於(yú)反射回波
測量(liáng)固(gù)體(tǐ)時，被測(cè)表麵(miàn)都(dū)是(shì)不平的，有一(yī)定(dìng)的(dí)安(ān)息角(jiǎo)。在(zài)這種(zhǒng)條件下的(dí)反射波是漫反射波(bō)。由於(yú)反射(shè)與波長有關，當反射(shè)麵(miàn)的綫(xiàn)度(dù)可與波長(cháng)相比(bǐ)時或更大(dà)時，才能發(fā)生反射。
顯(xiǎn)然，工作頻率越(yuè)高(gāo)，其(qí)波(bō)長越小(xiǎo)，對於(yú)較(jiào)小的(dí)物料(liào)，更易於(yú)發生(shēng)漫反射。例如(rú)，頻(pín)率為10kHz的機(jī)械波在空(kōng)氣中的波長(cháng)是34mm，大多數(shù)情況下(xià)，物料的綫度都不會(huì)有這麼(mó)大。
此(cǐ)外，低頻(pín)工作時，發射(shè)波的開角(jiǎo)大，回波(bō)會很寬。這時測得的數據(jù)不(bù)準(zhǔn)，有(yǒu)時(shí)會差幾百(bǎi)毫米(mǐ)甚至lm。
影(yǐng)響(xiǎng)雷達物位(wèi)效(xiào)果因素(sù)
1.傳(chuán)播介質介(jiè)電常數越(yuè)穩(wěn)定越(yuè)有(yǒu)利於(yú)傳(chuán)播。
雷(léi)達(dá)波是(shì)電磁波，電磁(cí)波(bō)在傳(chuán)播過程中不(bù)受傳播介質穩(wěn)定程度的影響，隻(zhī)與(yǔ)其介(jiè)電常數(shù)有關。這是雷(léi)達技術(shù)與超聲(shēng)波技(jì)術(shù)的(dí)重(zhòng)大(dà)區(qū)別(bié)。
2.被(bèi)測介質(zhì)表麵越(yuè)平整，其(qí)介電常數(shù)越(yuè)大越有利於回波反射。
所以(yǐ)考(kǎo)慮(lǜ)現場工況(kuàng)時，應特別注(zhù)意(yì)：天綫到被測(cè)介(jiè)質(zhì)問空氣(qì)介電(diàn)常數的分布(bù)；被測(cè)介(jiè)質的表(biǎo)麵狀(zhuàng)態及(jí)其(qí)介(jiè)電常(cháng)數。
雷達與超聲(shēng)波(bō)物位計對比
說(shuō)了這(zhè)麼(mó)多，兩(liǎng)種物(wù)位計對比(bǐ)，各有什麼優(yōu)缺點呢？
1.超聲(shēng)波(bō)精度(dù)不如雷達(dá)；
2.由於頻(pín)率(shuài)和天(tiān)綫(xiàn)尺(chǐ)寸的關係，采(cǎi)用更高(gāo)頻率的(dí)雷(léi)達(dá)物(wù)位(wèi)計天(tiān)綫尺(chǐ)寸小(xiǎo)，更便於安(ān)裝；
3.由於雷達頻率更(gēng)高(gāo)，因此波長更短(duǎn)，對(duì)傾(qīng)斜的固(gù)體(tǐ)表麵有更(gēng)好的反射(shè)；
4.雷達測量盲區相對(duì)超聲波(bō)更小；
5.由(yóu)於(yú)雷(léi)達頻(pín)率(shuài)更(gēng)高(gāo)，因(yīn)此雷達(dá)波束角小(xiǎo)，能量集(jí)中，增(zēng)強回(huí)波(bō)能(néng)力(lì)同時又(yòu)有利於避開(kāi)幹擾物(wù)；
6.相(xiāng)比(bǐ)采用機械波的(dí)超聲(shēng)波物(wù)位計(jì)，雷達(dá)基(jī)本(běn)不受真空，空氣中(zhōng)的(dí)水蒸(zhēng)氣，粉(fěn)塵（石(shí)墨(mò)，鐵(tiě)合金等(děng)高介(jiè)電性的(dí)粉(fěn)塵(chén)除外(wài)），溫(wēn)度(dù)壓力變化影(yǐng)響；
這樣看起來雷達似乎非常(cháng)。那麼(mó)，是否雷達(dá)物位(wèi)計(jì)可(kě)以(yǐ)*代(dài)替(tì)超聲(shēng)波物位計(jì)呢？
當(dāng)然不是(shì)。超(chāo)聲(shēng)波物位計也有自身(shēn)的優(yōu)點，其中(zhōng)最主要(yào)的優點(diǎn)是超聲物(wù)位計(jì)的成本(běn)遠(yuǎn)低(dī)於雷達(dá)物位計(jì)。
因(yīn)此在對(duì)性(xìng)能幹擾(rǎo)不(bù)大(dà)（如(rú)一(yī)些液位測量）的工(gōng)況，且對精度要(yào)求(qiú)不(bù)高的(dí)情況下(xià)，超聲(shēng)波(bō)液位計是(shì)性價比更高的(dí)物位(wèi)測量(liáng)儀(yí)器。
雷達和超(chāo)聲波(bō)兩(liǎng)類型(xíng)物(wù)位計均(jūn)是(shì)工業物(wù)位(wèi)測量(liáng)的良好解(jiě)決方(fāng)案，其選型應(yīng)用需(xū)根(gēn)據過(guò)程(chéng)工況，介質特(tè)性決(jué)定(dìng)，並(bìng)結(jié)合(hé)安(ān)裝(zhuāng)條件，使(shǐ)用環境等外(wài)界(jiè)因素(sù)。
經濟(jì)適用，更好(hǎo)的(dí)性價比是(shì)設計(jì)人(rén)員選(xuǎn)型的重要(yào)依據(jù)，也是現(xiàn)代工廠精細化(huà)管理(lǐ)追求良(liáng)好(hǎo)效(xiào)益(yì)的基(jī)礎條(tiáo)件。
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