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雷達物位計和超聲波物位計的不同原理與選用
2019-09-23
雷達物位計和超聲波物位計是測量物位的兩種重要儀表，廣泛用于化工廠、食品加工廠、建材廠、原料廠等工廠內各種罐體、料倉、水池的連續(xù)物位測量中，對工業(yè)過程進行監(jiān)控。因二者功能相似，常被相互替換。事實上，二者在應用場合的界限劃分并不明確。為幫助用戶對二者更好地區(qū)分，本文就雷達物位計和超聲波物位計的不同原理與選用介紹如下。
按工作方式劃分，雷達物位計主要分為脈沖式和連續(xù)調頻式兩種。
脈沖式雷達物位計采用微波的原理（發(fā)射→反射→接收），由天線發(fā)射出的電磁波信號，并在被測物料表面產生反射，反射的回波信號被雷達物位計接收，再計算出發(fā)射至接收的行程時間。
連續(xù)調頻式雷達物位計的工作原理與脈沖式不同，電磁波信號被液面反射后，被同一天線接收，再基于快速傅里葉（FFT）變換的技術原理，將時域中不同頻率的信號轉變成頻域中的頻譜，根據(jù)發(fā)射信號和回波信號之間的頻率差與到介質表面的距離成正比，計算出天線到物料表面的距離。
2．超聲波物位計
與脈沖式雷達物位計類似，超聲波物位計也是利用回波的反射原理，來測量物位的高度，二者的唯一區(qū)別為雷達物位計采用的是電磁波，無需傳播介質，但是超聲波物位計采用的是機械波，其必須借助一定介質才能進行傳播，所以當介質的壓力、溫度、密度、濕度等條件恒定時，超聲波在介質中的傳播速度是一個常數(shù)。
二、兩種物位計的選擇應用
超聲波物位計因其聲波的傳播速度與傳播介質的溫度、壓力以及被測介質的特性等關系密切，一般用于較為穩(wěn)定的工況下的物位測量；而雷達物位計選型要綜合考慮介質的介電常數(shù)、料倉高度、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。
（1）介電常數(shù)
由于電磁波的衰減系數(shù)與介質的介電常數(shù)的平方根成反比，因此，被測介質的介電常數(shù)越大，電磁波的衰減越少，物位計接收到的反射信號也就越強，在該情況下測量物位，選用雷達物位計來更為適合。
?。?）測量范圍
與雷達物位計相比，超聲波物位計的測量量程要短，一般不超15m。因此，在大型或超大型的儲罐、塔槽、鍋爐等設備的應用場合，雷達物位計更為適合。
?。?）產品特性
由于溫度和壓力對超聲波物位計的測量影響較大，一般不可用于壓力較高或負壓的場合，所以超聲波物位計多用于常壓容器。而雷達物位計受溫度和壓力的影響不大，可以用在高溫、高壓工況下應用。這是因為機械波易受傳播介質的影響，能量衰減也相對較大，在氣態(tài)或者不均勻介質中表現(xiàn)也更為明顯。
電磁波的傳播性較超聲波要強，因此雷達物位計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)調頻技術，使得其量程范圍進一步增大。
雷達物位計對環(huán)境和介質本身產生的擾動分辨能力更強，也能夠更好地消除干擾，使得其能更好地保證測量精度。也正是因為雷達物位計的測量范圍更寬廣，精度更高，采用的測量技術與儀表構造更為高端、復雜，因此在價格上雷達物位計比超聲波物位計更貴，不少用戶出于成本考慮，多選用超聲波物位計替代雷達物位計。
?。?）物料形態(tài)及穩(wěn)定性
當物料為固體或粉末狀態(tài)時，由于折射、漫散射等影響，使有效的回波減少，雜波干擾增加，這種情況下，不建議選用超聲波物位計。但當測量表面會發(fā)生波動時，選用雷達物位計也存在有效回波檢測困難的問題。
以上就是“雷達物位計和超聲波物位計的不同原理與選用”的相關介紹，如欲了解更多液位開關（料位開關、液位開關）、液位計（料位計、液位計）等液位測量儀表方面的知識，歡迎關注微信公眾號：Jiweimeter。
計為雷達物位計
一、兩種物位計的不同原理
1．雷達物位計按工作方式劃分，雷達物位計主要分為脈沖式和連續(xù)調頻式兩種。
脈沖式雷達物位計采用微波的原理（發(fā)射→反射→接收），由天線發(fā)射出的電磁波信號，并在被測物料表面產生反射，反射的回波信號被雷達物位計接收，再計算出發(fā)射至接收的行程時間。
連續(xù)調頻式雷達物位計的工作原理與脈沖式不同，電磁波信號被液面反射后，被同一天線接收，再基于快速傅里葉（FFT）變換的技術原理，將時域中不同頻率的信號轉變成頻域中的頻譜，根據(jù)發(fā)射信號和回波信號之間的頻率差與到介質表面的距離成正比，計算出天線到物料表面的距離。
2．超聲波物位計
與脈沖式雷達物位計類似，超聲波物位計也是利用回波的反射原理，來測量物位的高度，二者的唯一區(qū)別為雷達物位計采用的是電磁波，無需傳播介質，但是超聲波物位計采用的是機械波，其必須借助一定介質才能進行傳播，所以當介質的壓力、溫度、密度、濕度等條件恒定時，超聲波在介質中的傳播速度是一個常數(shù)。
二、兩種物位計的選擇應用
超聲波物位計因其聲波的傳播速度與傳播介質的溫度、壓力以及被測介質的特性等關系密切，一般用于較為穩(wěn)定的工況下的物位測量；而雷達物位計選型要綜合考慮介質的介電常數(shù)、料倉高度、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。
（1）介電常數(shù)
由于電磁波的衰減系數(shù)與介質的介電常數(shù)的平方根成反比，因此，被測介質的介電常數(shù)越大，電磁波的衰減越少，物位計接收到的反射信號也就越強，在該情況下測量物位，選用雷達物位計來更為適合。
?。?）測量范圍
與雷達物位計相比，超聲波物位計的測量量程要短，一般不超15m。因此，在大型或超大型的儲罐、塔槽、鍋爐等設備的應用場合，雷達物位計更為適合。
?。?）產品特性
由于溫度和壓力對超聲波物位計的測量影響較大，一般不可用于壓力較高或負壓的場合，所以超聲波物位計多用于常壓容器。而雷達物位計受溫度和壓力的影響不大，可以用在高溫、高壓工況下應用。這是因為機械波易受傳播介質的影響，能量衰減也相對較大，在氣態(tài)或者不均勻介質中表現(xiàn)也更為明顯。
電磁波的傳播性較超聲波要強，因此雷達物位計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)調頻技術，使得其量程范圍進一步增大。
雷達物位計對環(huán)境和介質本身產生的擾動分辨能力更強，也能夠更好地消除干擾，使得其能更好地保證測量精度。也正是因為雷達物位計的測量范圍更寬廣，精度更高，采用的測量技術與儀表構造更為高端、復雜，因此在價格上雷達物位計比超聲波物位計更貴，不少用戶出于成本考慮，多選用超聲波物位計替代雷達物位計。
?。?）物料形態(tài)及穩(wěn)定性
當物料為固體或粉末狀態(tài)時，由于折射、漫散射等影響，使有效的回波減少，雜波干擾增加，這種情況下，不建議選用超聲波物位計。但當測量表面會發(fā)生波動時，選用雷達物位計也存在有效回波檢測困難的問題。
以上就是“雷達物位計和超聲波物位計的不同原理與選用”的相關介紹，如欲了解更多液位開關（料位開關、液位開關）、液位計（料位計、液位計）等液位測量儀表方面的知識，歡迎關注微信公眾號：Jiweimeter。
（深圳計為自動化技術有限公司市場部2019年9月23日發(fā)布）
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