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從原理和應用上區別雷達物位計和超聲波物位計

2018-04-16

　　物位測量儀表中，雷達物位計和超聲波物位計都屬于非接觸式物位計，很容易被我們混淆，下文我將從他們的基本原理和應用上對二者進行對比和分析，希望能夠對雷達物位計和超聲波液位計有更為深入地認識，從而選購到更適合自己工況特點的測量儀表。

雷達物位計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　超聲波物位計

　　一、從工作原理看
　　總的說來，雷達物位計是使用電磁波來測量物位的，超聲波物位計是用空氣振動的機械波來測量物位的，這是二者最大的不同。
　　1．雷達物位計的工作原理
　　采用發射—反射—接收的工作模式。雷達物位計的天線發射出電磁波，這些波經被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發射到接收的時間與到液面的距離成正比，關系式如下：

D=C×T/2

　　式中 D——雷達物位計到測量物質表面的距離；C——光速；T——電磁波運行時間
　　雷達物位計記錄脈沖波經歷的時間，而電磁波的傳輸速度為常數，則可算出被測介質面到雷達天線的距離，從而知道介質在儲藏罐中的位置。
　　在實際運用中，雷達物位計有兩種方式即調頻連續波式和脈沖波式。采用調頻連續波技術的物位計，功耗大，須采用四線制，電子電路復雜。而采用雷達脈沖波技術的物位計，功耗低，可用二線制的24V DC供電，容易實現本質安全，精確度高，適用范圍更廣。
　　2．超聲波物位計的工作原理
　　我們一般把聲波頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波，超聲波是機械波的一種，即是機械振動在彈性介質中的一種傳播過程，它的特征是頻率高、波長短、繞射現象小，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，尤其是在對光不透明的固體中，超聲波可穿透幾十米的長度，碰到雜質或界面就會有顯著的反射，超聲波測量物位就是利用了它的這一特征。在超聲波檢測技術中，不管哪那種超聲波儀器，都必須把電能轉換為超聲波發射出去，再接收回來變換成電信號，完成這項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上方，向下發射超聲波，超聲波穿過空氣介質，在遇到介質面時被反射回來，又被換能器所接收并轉換為電信號，電子檢測部分檢測到這一信號后將其變成物位信號進行顯示并輸出。
　　由超聲波在介質中傳播原理可知，若介質壓力、溫度、密度、濕度等條件一定，則超聲波在該介質中傳播速度是一個常數。因此，當測出超聲波由發射到遇到介質反射被接收所需要的時間，則可換算出超聲波通過的路程，即得到了物位的數據。超聲波有盲區，安裝時必須計算預留出傳感器安裝位置與測量介質之間的距離。
　　二、從應用場合看
　　由于雷達物位計與超聲波物位計的工作運行方式大不相同，其使用的領域也不一樣。具體區別如下：
　　1. 雷達物位計測量范圍要比超聲波物位計大很多；
　　2. 雷達物位計有喇叭式、桿式、纜式，相對超聲波物位計能夠應用于更復雜的工況；
　　3. 超聲波物位計精度不如雷達物位計，但在常規量程上，比如5米，10米，15米，20米，超聲波物位計的性價比要高于雷達物位計；
　　4. 用雷達物位計的時候要考慮介質的介電常數，常規液體、固體都可以測量，就是塑料板、塑料皮等低介電常數的物體不能測量；而超聲波物位計是不需要考慮介質的介電常數的；
　　5. 雷達物位計可以用在真空、蒸汽或者是泡沫環境中，超聲波物位計則不能應用于真空、蒸汽含量過高或液面有泡沫等工況，對于常規固體液體都可以測量，但是測量粉末狀物質不行，還有在揮發性強的液體上測量不夠準確。

（深圳計為自動化技術有限公司研發中心2018年4月16日發布）

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