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雷達(dá)物位計(jì)和超聲波物位計(jì)的工作原理與選型對(duì)比

2019-09-23

　　【計(jì)為儀表 耐用可靠】物位是工業(yè)過(guò)程監(jiān)控的重要參考指標(biāo)，在化工廠、食品加工廠、建材廠、原料廠等工廠內(nèi)各種罐體、料倉(cāng)、水池的連續(xù)物位測(cè)量中，雷達(dá)物位計(jì)和超聲波物位計(jì)均應(yīng)用廣泛。由于兩者有較多的相似之處，因此常被用戶拿來(lái)比較與替換。在應(yīng)用場(chǎng)合，雷達(dá)物位計(jì)和超聲波物位計(jì)也沒有特別明確的界限劃分，為能更好地區(qū)分這兩種物位計(jì)，本文針對(duì)這兩種物位計(jì)的工作原理和選型對(duì)比如下。
　　一、工作原理簡(jiǎn)述
　　雷達(dá)物位計(jì)
　　按雷達(dá)物位計(jì)工作方式，主要分為脈沖式和連續(xù)調(diào)頻式。脈沖式雷達(dá)物位計(jì)采用微波的原理（發(fā)射→反射→接收），由天線發(fā)射出的電磁波信號(hào)，并在被測(cè)物料表面產(chǎn)生反射，反射的回波信號(hào)被雷達(dá)物位計(jì)接收，再計(jì)算出發(fā)射至接收的行程時(shí)間。連續(xù)調(diào)頻式雷達(dá)物位計(jì)的工作原理與脈沖式不同，電磁波信號(hào)被液面反射后，被同一天線接收，再基于快速傅里葉（FFT）變換的技術(shù)原理，將時(shí)域中不同頻率的信號(hào)轉(zhuǎn)變成頻域中的頻譜，根據(jù)發(fā)射信號(hào)和回波信號(hào)之間的頻率差與到介質(zhì)表面的距離成正比，來(lái)計(jì)算出天線到物料表面的距離。
　　超聲波物位計(jì)
　　與脈沖式雷達(dá)物位計(jì)類似，超聲波物位計(jì)也是利用回波的反射原理，來(lái)測(cè)量物位的高度，兩者之間的唯一差別為雷達(dá)采用的是電磁波，且無(wú)需傳播介質(zhì)，但是超聲波物位計(jì)采用機(jī)械波，其傳播必須借助一定介質(zhì)，所以當(dāng)介質(zhì)的壓力、溫度、密度、濕度等條件恒定時(shí)，超聲波在該介質(zhì)中的傳播速度是一個(gè)常數(shù)。
　　二、產(chǎn)品選型對(duì)比
　　雷達(dá)物位計(jì)選型要綜合考慮介質(zhì)的介電常數(shù)、料倉(cāng)高度、物料形態(tài)及穩(wěn)定性等因素，從而確定其微波頻率、波束角以及天線型式；而超聲波物位計(jì)因其聲波的傳播速度與傳播介質(zhì)的溫度、壓力以及被測(cè)介質(zhì)的特性等均有關(guān)系，一般用于較為穩(wěn)定的物位工況測(cè)量。
　?。?）介電常數(shù)
　　由于電磁波的衰減系數(shù)與介質(zhì)的介電常數(shù)的平方根成反比，因此，被測(cè)介質(zhì)的介電常數(shù)越大，電磁波的衰減越少，物位計(jì)接收到的反射信號(hào)也就越強(qiáng)，即該情況下選用雷達(dá)物位計(jì)來(lái)測(cè)量物位更為合適。
　?。?）物料形態(tài)及穩(wěn)定性
　　當(dāng)物料為固體或粉末狀態(tài)時(shí)，由于折射、漫散射等影響，使有效的回波減少，雜波干擾增加，不建議選用超聲波物位計(jì)。但當(dāng)測(cè)量表面會(huì)發(fā)生波動(dòng)時(shí)，選用雷達(dá)物位計(jì)也存在有效回波檢測(cè)困難的情況。
　　（3）測(cè)量范圍
　　超聲波物位計(jì)比雷達(dá)物位計(jì)的測(cè)量量程要短，一般不超15m。因此雷達(dá)物位計(jì)更適合用于大型或超大型的儲(chǔ)罐、塔槽、鍋爐等設(shè)備。
　?。?）特性比較
　　超聲波物位計(jì)的測(cè)量受溫度和壓力的影響較大，且不可用于壓力較高或負(fù)壓的場(chǎng)合，通常只適用于常壓容器。而雷達(dá)物位計(jì)受溫度和壓力的影響較小，可以用在高溫、高壓工況下。原因是機(jī)械波易受傳播介質(zhì)的影響，能量衰減也相對(duì)較大，在氣態(tài)或者不均勻介質(zhì)中表現(xiàn)更明顯。但是，電磁波的傳播性比超聲波要強(qiáng)，因此雷達(dá)物位計(jì)的可使用量程范圍也比超聲波要大，持別現(xiàn)在采用高頻和連續(xù)調(diào)頻技術(shù)，使得其量程范圍進(jìn)一步增大。此外，雷達(dá)物位計(jì)對(duì)環(huán)境和介質(zhì)本身產(chǎn)生的擾動(dòng)分辨能力更強(qiáng)，也就可以更好地消除干擾，使得其能更好地保證測(cè)量精度。也正是因?yàn)槔走_(dá)物位計(jì)的測(cè)量范圍更寬廣，且精度高，采用的測(cè)量技術(shù)與儀表構(gòu)造更為高端、復(fù)雜，因此在價(jià)格上雷達(dá)物位計(jì)比超聲波物位計(jì)貴出許多，出于成本考慮，不少用戶選用超聲波物位計(jì)進(jìn)行替代。
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