物位(wei)測量技術發展

　　物(wu)位測量技術經曆(lì)了結構上從機械(xiè)式儀表向電子式(shì)儀表發展，以及工(gōng)作方式上由接觸(chu)式向非接♈觸式發(fā)展的過程。

　　上圖中(zhong)，前4種測量技術都(dou)屬于接觸式測量(liàng)方法，第5種輻射法(fa)爲✊非接觸測量方(fang)法。其中，直視法是(shi)指眼睛可以直接(jiē)觀測到介質容量(liàng)變化的一種方法(fa)；測力法是指通過(guò)被測介質對指示(shi)器或傳感器等目(mù)标施加外力來測(cè)量的方法；壓㊙️力法(fa)是由被測介質施(shi)加在測量💃探頭而(er)産生壓力進行測(cè)⭕量的方法；電特性(xìng)法是利用被測介(jiè)質的電💜特性進行(háng)測量的方⛹🏻‍♀️法；輻射(shè)法采用電😍磁頻譜(pu)原理技術。

　　前4種方(fang)法需要測量儀器(qi)的全部或一部分(fen)部件與被測介質(zhì)(固✂️體或液體物料(liao))相接觸才能達到(dao)測量的目的。從🍓長(zhang)期來看，物料粘附(fu)物及沉積物會對(duì)這些機械部件産(chǎn)生附着♻️，當物料爲(wèi)腐蝕💋性或易産生(sheng)水鏽的介質時，對(dui)儀器精度的影響(xiang)将更加嚴重。在🛀工(gong)業生産中，對物位(wei)儀表zui基本的要求(qiu)是高精度和高可(ke)靠性，這就需要有(you)應用範圍更大、精(jīng)度更高的技術出(chu)現。

　　TOF測量原理

　　近幾(jǐ)年來，發展較快的(de)是行程時間或傳(chuan)播時間ToF ( time of flight )測量原理(lǐ)，又稱回波測距原(yuan)理。它是利用能量(liàng)波在空間中🏃‍♀️的傳(chuán)播時🏃🏻‍♂️間來進行度(dù)量的一種方法。能(neng)量波在信号源與(yu)被測對象之間傳(chuan)遞，能量波到達被(bèi)測對象後被反射(shè)并返回到探頭上(shàng)被接收，屬于非接(jie)🏒觸測距。

　　ToF 測量技術(shù)可以利用的能量(liang)波有機械波(聲或(huò)超聲波)、電磁波(通(tong)常爲K波段或C波段(duan)的微波)和激光(通(tong)常爲紅外波段的(de)🏃‍♀️激光🤞)，相應🔆的物位(wèi)計稱爲超聲波物(wu)位計、微波物位🥵計(jì)和激😘光物位計。

　　 雷(léi)達物位計分類

　　盡(jin)管輻射法物位計(jì)都是采用ToF測量原(yuán)理，但所采用的能(néng)量波✔️不同時，信号(hào)的反射機理及在(zài)信号處理等方面(mian)都有很👉大的不同(tóng)。以現在常用的超(chāo)聲波和微波物📱位(wei)計爲例，它們✍️都采(cai)用ToF測量原理，都需(xū)要一個信号發生(shēng)器和一個回波信(xin)号接收器，但兩種(zhǒng)能❤️量波在性質♌、頻(pin)率範圍、反射方法(fǎ)以及對于包含距(ju)離信号的反射波(bō)的處理上都有比(bǐ)較大的差别。

　　超聲(shēng)波物位計與微波(bō)物位計的對比

　　電(diàn)磁波的波段從3kHz～3000GHz ，微(wēi)波是指頻率爲300MHz～300GHz的(de)電磁波。在物位檢(jiǎn)測中，微👈波使用的(de)頻段規定在4～30GHz之間(jiān)，典型波段爲6.3GHz、10GHz 、26GHz。6.3 GHz 的頻(pin)率屬于⁉️C波段微波(bo)🥰;10GHz的頻率屬于X波段(duàn)微波;26GHz的👈頻率屬于(yu)K波段微波。

　　聲波是(shì)機械波，頻率範圍(wéi)爲20Hz～20kHz ，因此，當聲波的(de)振動頻率高于20kHz或(huo)🌏低于20kHz時，我們便聽(tīng)不見了。我們把頻(pín)率高于20kHz 的聲波稱(cheng)爲“超聲波”。

　　電磁波(bo)與聲波産生的原(yuán)理是不同的，聲波(bo)是靠物質的振動(dòng)㊙️産生的，在真空中(zhong)不能傳播;而電磁(ci)波是靠電子的振(zhen)蕩産生的，其☂️本身(shēn)就是一種物質，傳(chuán)播不需要介質，能(neng)💋在真空中傳播。這(zhè)兩種波在通過不(bu)同的介質時都會(huì)發生折射、反🌐射、繞(rao)射和散射及吸🔆收(shōu)等現象，物位計正(zhèng)是應用這種特性(xing)來測量距離的。

　　超(chāo)聲波物位計由聲(shēng)納技術衍化而來(lái)，其安裝方式🤟有頂(ding)部🔴安裝和底部安(ān)裝兩種。早期的超(chāo)聲物位計采用的(de)也是液體導聲，超(chao)聲探頭安裝在料(liao)罐底部外，超聲🐕波(bō)從底部傳入，經被(bei)測液體傳播到液(yè)面，反射後傳回探(tàn)頭。超聲波傳播時(shí)間與液位的高低(di)成👣正比。由于超聲(shēng)波在各種被測介(jie)質中傳播的聲速(su)🔱不同，所以很難做(zuo)成通用産品;且料(liào)罐底部(尤其是液(yè)體料罐的底部)安(an)裝探頭的方法在(zài)實用中往往也有(yǒu)困難。因此，在實際(jì)工業過程中，利用(yong)🌈空氣作爲❓導聲介(jie)質❓的頂部安裝應(ying)用越來越廣泛。

　　與(yǔ)超聲波物位計相(xiang)比，雷達物位計的(de)微波信号是在不(bu)🏃‍♀️同介✨電常數的分(fen)界面上反射的。微(wei)波以光速傳播，速(su)度幾乎不受介質(zhì)特性的影響，傳播(bō)衰減也很小，約0.2dB/km 。回(huí)波信号強弱很大(da)程💘度上取決于被(bei)測液面上的反射(shè)情況。在👄被測液面(mian)上的反射率除了(le)取決于被測物料(liao)的面積和👨‍❤️‍👨形狀外(wài)，主要取決于物料(liao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的相對介電常數(shù)εr。相對介電常數高(gao)，反射率也高，得💛到(dào)的回波🧑🏾‍🤝‍🧑🏼強度高;相(xiàng)對介電常數低，物(wù)料會吸收部分微(wēi)波能量，回波強度(du)較低。

　　　近年來，微電(diàn)子技術的滲入大(dà)大促進了新型物(wù)位測量✨技術🏃‍♀️的發(fā)展，新的測量技術(shu)促使物位測量儀(yi)表産品結構産生(shēng)了很大變化。電池(chí)供電及無線雷達(dá)式物位儀表🍓也開(kāi)始在市場♈上出現(xian)。所有這些技術上(shang)取得的進步以及(jí)不斷下降的價格(gé)🔴正推動着雷達式(shì)物位儀表的不斷(duan)增長。