物位測(ce)量技術發(fā)展

　　物位測(ce)量技術經(jing)曆了結構(gou)上從機械(xiè)式儀表向(xiàng)電子式儀(yi)表發展，以(yǐ)及工作方(fang)式上由接(jiē)觸式向非(fēi)接觸式發(fā)展的過程(chéng)。

　　上圖中，前(qián)4種測量技(jì)術都屬于(yú)接觸式測(cè)量方法，第(di)5種輻射法(fǎ)爲非接觸(chu)測量方法(fa)。其中，直視(shì)法是指眼(yǎn)睛可以直(zhí)接觀🥵測到(dào)介質容量(liàng)變化的一(yī)種方法；測(cè)🥵力法是指(zhi)通過被測(ce)介質對指(zhǐ)💞示器或傳(chuán)感器等目(mù)标施加外(wai)☂️力來測量(liang)的方法；壓(ya)🙇‍♀️力法是由(yóu)被測介質(zhi)施加在測(cè)量探頭而(er)産生壓力(lì)進行測量(liàng)的方法；電(diàn)💃特性法是(shi)利用被測(ce)介質的電(diàn)特性進行(hang)測量的方(fāng)法；輻射法(fǎ)采用電磁(ci)頻譜原理(li)技術🚩。

　　前4種(zhǒng)方法需要(yao)測量儀器(qì)的全部或(huo)一部分部(bu)件與被測(cè)介質(固體(ti)或液體物(wù)料)相接觸(chù)才能達到(dào)測量的目(mu)的。從長期(qi)來看㊙️，物料(liào)粘附物及(ji)沉積物會(huì)對這些機(ji)械😄部件産(chǎn)🧡生附着，當(dang)物料爲腐(fǔ)蝕♋性或易(yì)産生水鏽(xiù)的介質時(shi)，對儀器精(jīng)度的影響(xiang)将更加嚴(yan)重。在工業(yè)生産中，對(duì)物位儀表(biǎo)zui基本的要(yao)求是高精(jing)度和🐇高可(ke)靠性，這就(jiu)需要有應(ying)用範圍更(geng)大、精度更(geng)高的技術(shù)出現。

　　TOF測量(liang)原理

　　近幾(jǐ)年來，發展(zhǎn)較快的是(shì)行程時間(jian)或傳播時(shi)間ToF ( time of flight )測量原(yuán)理，又🌈稱回(huí)波測距原(yuan)理。它是利(lì)用能量波(bō)在空間中(zhōng)的傳播時(shi)間來進行(hang)度量的一(yi)種方法。能(neng)量波📧在信(xin)号源與被(bèi)測對象之(zhī)間傳遞，能(neng)量波到達(da)被測對象(xiàng)後被反射(shè)并返回到(dao)探頭上被(bèi)接收，屬于(yú)非接觸測(cè)距。

　　ToF 測量技(ji)術可以利(li)用的能量(liang)波有機械(xiè)波(聲或超(chāo)聲波)、電磁(cí)波🐆(通常爲(wèi)K波段或C波(bo)段的微波(bo))和激光(通(tōng)常爲紅外(wai)波段的♊激(jī)光)，相應的(de)物位計稱(chēng)爲超聲波(bō)物位計、微(wei)波物位計(jì)和激光物(wu)位🛀🏻計。

　　 雷達(da)物位計分(fen)類

　　盡管輻(fu)射法物位(wèi)計都是采(cǎi)用ToF測量原(yuan)理，但所采(cai)用的♻️能🌍量(liang)波不同時(shí)，信号的反(fǎn)射機理及(jí)在信号處(chù)理等方面(mian)都有很大(da)的不同。以(yi)現在常用(yong)的超聲波(bo)和微波物(wù)位計爲例(lì)，它們都采(cai)用㊙️ToF測量原(yuán)理，都需要(yào)一個信号(hao)發生器和(he)一個回波(bō)信号接收(shou)器，但兩種(zhǒng)能量波在(zai)性質、頻率(lǜ)範圍、反射(she)方法以及(jí)♊對于包含(han)距離信号(hào)的反射波(bo)的處理上(shàng)都🧑🏾‍🤝‍🧑🏼有比較(jiao)大的差别(bie)。

　　超聲波物(wu)位計與微(wei)波物位計(jì)的對比

　　電(dian)磁波的波(bō)段從3kHz～3000GHz ，微波(bo)是指頻率(lǜ)爲300MHz～300GHz的電磁(cí)波。在物位(wèi)檢測中，微(wēi)波使用的(de)頻段規定(ding)在4～30GHz之間，典(dian)型波段爲(wei)6.3GHz、10GHz 、26GHz。6.3 GHz 的✔️頻率屬(shǔ)于C波段微(wēi)波;10GHz的頻率(lü)屬于X波段(duàn)微波;26GHz的頻(pin)率屬于K波(bō)段微波。

　　聲(sheng)波是機械(xiè)波，頻率範(fan)圍爲20Hz～20kHz ，因此(cǐ)，當聲波的(de)振動頻率(lü)高于20kHz或低(di)于20kHz時，我們(men)便聽不見(jiàn)了。我們把(ba)頻率高于(yu)20kHz 的聲波稱(cheng)爲“超聲波(bo)”。

　　電磁波與(yǔ)聲波産生(sheng)的原理是(shì)不同的，聲(sheng)波是靠物(wù)🧡質🌐的振動(dòng)✔️産生的，在(zai)真空中不(bu)能傳播;而(ér)電磁波是(shì)靠電⭕子的(de)振蕩🌐産生(sheng)✏️的，其本身(shen)就是一種(zhǒng)物質，傳播(bō)不需要介(jie)質，能在真(zhēn)空中傳播(bō)。這兩種波(bō)在通過不(bu)💔同的介質(zhì)時都會發(fa)生折射、反(fǎn)射、繞射和(he)散射及吸(xī)收等現象(xiàng)，物位計正(zheng)是應用這(zhè)種特性來(lai)測量距離(li)的。

　　超聲波(bō)物位計由(you)聲納技術(shu)衍化而來(lái)，其安裝方(fang)式有頂部(bu)安裝和底(dǐ)部安裝兩(liang)種。早期的(de)超聲物位(wèi)計采用♻️的(de)也♉是液體(ti)導聲，超聲(sheng)探頭安裝(zhuang)在料罐底(di)部外，超聲(sheng)波從底部(bu)傳入✨，經被(bèi)測液體傳(chuán)播到液面(miàn)，反射後傳(chuan)回探頭。超(chāo)聲波傳播(bō)時間與液(ye)位🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的高低(di)成正比。由(yóu)于超☁️聲波(bō)在各種被(bèi)測介質中(zhong)傳播的聲(sheng)速🌂不同，所(suo)以很難做(zuò)成通用産(chan)品;且料罐(guàn)底部(尤其(qí)是液體料(liào)罐的底部(bù))安裝探頭(tóu)的方法在(zài)實用中往(wang)往也有困(kùn)難。因此，在(zài)實際工業(yè)過程中，利(lì)用空氣作(zuò)爲導聲介(jiè)質的頂部(bu)安裝應用(yòng)越來越廣(guang)泛。

　　與超聲(shēng)波物位計(ji)相比，雷達(da)物位計的(de)微波信号(hao)是♉在不同(tong)介電常數(shu)的分界面(mian)上反射的(de)。微波以光(guāng)速傳播，速(sù)度幾乎不(bú)受介質特(te)性的影響(xiǎng)，傳播衰減(jian)也很小，約(yue)✔️0.2dB/km 。回波信号(hao)強弱很大(da)程度上取(qǔ)決于被測(ce)液面上的(de)反射情況(kuang)。在🌈被測液(yè)面上的反(fǎn)射率除了(le)取決于被(bèi)測物料的(de)面積和形(xing)狀外，主要(yao)取決于物(wu)料的相對(duì)介電常數(shù)εr。相對介電(dian)常數高，反(fan)射率也高(gao)，得到的回(huí)波強度高(gao)🙇🏻;相對介電(dian)常數低，物(wu)料會吸收(shōu)部🔞分微波(bō)能量，回波(bo)強度較低(di)。

　　　近年來，微(wei)電子技術(shù)的滲入大(dà)大促進了(le)新型物位(wèi)測⛷️量技術(shù)的發展，新(xin)的測量技(jì)術促使物(wù)位測量儀(yi)表産品結(jie)構産生了(le)很大變化(huà)。電池供電(diàn)及無線雷(lei)‼️達式物位(wèi)儀表⭕也開(kāi)始在市場(chang)上出現🈲。所(suǒ)有這些技(jì)🐪術上取得(dé)的進步以(yi)及不斷下(xia)降的價格(ge)正推動着(zhe)雷達式物(wu)位🧑🏾‍🤝‍🧑🏼儀表的(de)不斷增長(zhang)。