物位是工業(yè)過程監(jiān)控的重要目標參數(shù)之一，各種罐體,、料倉,、水池等的連續(xù)物位測量中，由于現(xiàn)場工況千差萬別,，很難有能滿足所有工況應(yīng)用的物位儀表,。
其中，在非接觸測量儀表中,，雷達和超聲波兩種原理物位計應(yīng)用非常廣泛,。那么，雷達物位計和超聲波物位計區(qū)別在哪里？這兩種的測量原理究竟是什么,？雷達物位計和超聲波物位計相比各自的優(yōu)勢是什么呢?
今天,，就這些問題和大家講解一下這兩種物位計。
超聲波物位計
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(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,，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(zhì)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(shù)中,，不管哪種超聲波儀器,，都必須把電能轉(zhuǎn)換超聲波發(fā)射出去，再接收回來變換成電信號,，完成這項功能的裝置被稱為超聲波換能器,，也稱探頭。
工作時,，超聲波換能器置于被測物上方,，向下發(fā)射超聲波，超聲波穿過空氣介質(zhì),，在遇到被測物表面時被反射回來,，又被換能器所接收并轉(zhuǎn)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,。
雷達物位計
與超聲波物位計工作模式相同,，雷達物位計同樣采用發(fā)射-反射-接收的工作模式，不同是雷達超聲波物位計的測量主要依賴超聲波換能器,，而雷達物位計則依靠高頻頭和天線,。
超聲波物位計使用機械波，而雷達物位計使用的是超高頻率（幾G到幾十G赫茲）電磁波,。電磁波以光速運行,，運行時間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號,。
另一種常見的雷達物位計是導(dǎo)波雷達物位計。
導(dǎo)波雷達物位計是依據(jù)時域反射原理(TDR)為基礎(chǔ)的雷達料位計,，雷達料位計的電磁脈沖以光速沿鋼纜或探棒傳播,，當遇到被測介質(zhì)表面時，雷達料位計的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路經(jīng)返回到脈沖發(fā)射裝置,，發(fā)射裝置與被測介質(zhì)表面的距離同脈沖在其間的傳播時間成正比,，經(jīng)計算得出液位高度。
影響超聲波物位效果因素
傳感器發(fā)出的超聲波碰到被測介質(zhì)被反射,，反射回波的質(zhì)量反映了物位計應(yīng)用效果,。
回波質(zhì)量定義為最小回波幅度（在最條件下回波幅度）比最大噪聲幅度（虛假回波、多徑反射回波等的幅度）,?；夭ㄙ|(zhì)量數(shù)值越大，物位計應(yīng)用效果越好,。
1.傳播介質(zhì)越穩(wěn)定越有利于傳播
超聲波是機械波,。機械波在傳播過程中會受到傳播介質(zhì)穩(wěn)定程度的影響。例如：有一池塘水,，當風平浪靜時,，往池塘中扔石子就可看到水波紋，當大風使池塘水起波浪時,，往池塘中扔很大的石頭都難看到水波紋。
引起空氣波動因素很多,，如：粉塵,，氣浪，蒸汽,，料流等都會引起空氣波動,，降低回波質(zhì)量，影響測量效果,。
2.被測介質(zhì)表面越平整,，聲阻抗越大越有利于反射回波
測量固體時，被測表面都是不平的,，有一定的安息角,。在這種條件下的反射波是漫反射波。由于反射與波長有關(guān),，當反射面的線度可與波長相比時或更大時,，才能發(fā)生反射。
顯然,，工作頻率越高,，其波長越小,，對于較小的物料，更易于發(fā)生漫反射,。例如,，頻率為10kHz的機械波在空氣中的波長是34mm，大多數(shù)情況下,，物料的線度都不會有這么大,。
此外，低頻工作時,，發(fā)射波的開角大,，回波會很寬。這時測得的數(shù)據(jù)不準,，有時會差幾百毫米甚至lm,。
影響雷達物位效果因素
1.傳播介質(zhì)介電常數(shù)越穩(wěn)定越有利于傳播。
雷達波是電磁波,，電磁波在傳播過程中不受傳播介質(zhì)穩(wěn)定程度的影響,，只與其介電常數(shù)有關(guān)。這是雷達技術(shù)與超聲波技術(shù)的重大區(qū)別,。
2.被測介質(zhì)表面越平整,，其介電常數(shù)越大越有利于回波反射。
所以考慮現(xiàn)場工況時,，應(yīng)特別注意：天線到被測介質(zhì)問空氣介電常數(shù)的分布,；被測介質(zhì)的表面狀態(tài)及其介電常數(shù)。
雷達與超聲波物位計對比
說了這么多,，兩種物位計對比,，各有什么優(yōu)缺點呢？
1.超聲波精度不如雷達,；
2.由于頻率和天線尺寸的關(guān)系,，采用更高頻率的雷達物位計天線尺寸小，更便于安裝,；
3.由于雷達頻率更高,，因此波長更短，對傾斜的固體表面有更好的反射,；
4.雷達測量盲區(qū)相對超聲波更?。?/span>
5.由于雷達頻率更高,，因此雷達波束角小,，能量集中，增強回波能力同時又有利于避開干擾物,；
6.相比采用機械波的超聲波物位計,，雷達基本不受真空,、空氣中的水蒸氣、粉塵（石墨,、鐵合金等高介電性的粉塵除外）,、溫度壓力變化影響；
這樣看起來雷達似乎非常好,。那么,，是否雷達物位計可以*代替超聲波物位計呢？
當然不是,。超聲波物位計也有自身的優(yōu)點,，其中最主要的優(yōu)點是超聲物位計的成本遠低于雷達物位計。
因此在對性能干擾不大（如一些液位測量）的工況,，且對精度要求不高的情況下,，超聲波液位計是性價比更高的物位測量儀器。
雷達和超聲波兩類型物位計均是工業(yè)物位測量的良好解決方案,，其選型應(yīng)用需根據(jù)過程工況,、介質(zhì)特性決定，并結(jié)合安裝條件,、使用環(huán)境等外界因素,。
經(jīng)濟適用，更好的性價比是設(shè)計人員選型的重要依據(jù),，也是現(xiàn)代工廠精細化管理追求良好效益的基礎(chǔ)條件,。
儀器儀表不像其他產(chǎn)品一樣可以簡單的看上就能買，需要嚴格根據(jù)工況條件,、成本預(yù)算,、功能效益等要求仔細選型。
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