雷達(dá)物位計和超聲波物位計的不同原理與選用

   雷達(dá)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(nèi)各種罐體、料倉、水池的連續(xù)物位測量中，對工業(yè)過程進(jìn)行監(jiān)控。因二者功能相似，常被相互替換。事實(shí)上，二者在應(yīng)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(dá)物位計和超聲波物位計的不同原理與選用介紹如下。

    一、兩種物位計的不同原理

1、雷達(dá)物位計

　　按工作方式劃分，雷達(dá)物位計主要分為脈沖式和連續(xù)調(diào)頻式兩種。

　　脈沖式雷達(dá)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(chǎn)生反射，反射的回波信號被雷達(dá)物位計接收，再計算出發(fā)射至接收的行程時間。

　　連續(xù)調(diào)頻式雷達(dá)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(shù)原理，將時域中不同頻率的信號轉(zhuǎn)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(zhì)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(dá)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，二者的區(qū)別為雷達(dá)物位計采用的是電磁波，無需傳播介質(zhì)，但是超聲波物位計采用的是機(jī)械波，其必須借助一定介質(zhì)才能進(jìn)行傳播，所以當(dāng)介質(zhì)的壓力、溫度、密度、濕度等條件恒定時，超聲波在介質(zhì)中的傳播速度是一個常數(shù)。

二、兩種物位計的選擇應(yīng)用

　　超聲波物位計因其聲波的傳播速度與傳播介質(zhì)的溫度、壓力以及被測介質(zhì)的特性等關(guān)系密切，一般用于較為穩(wěn)定的工況下的物位測量；而雷達(dá)物位計選型要綜合考慮介質(zhì)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(zhì)的介電常數(shù)的平方根成反比，因此，被測介質(zhì)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(qiáng)，在該情況下測量物位，選用雷達(dá)物位計來更為適合。

　　（2）測量范圍

　　與雷達(dá)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(shè)備的應(yīng)用場合，雷達(dá)物位計更為適合。

　　（3）產(chǎn)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(fù)壓的場合，所以超聲波物位計多用于常壓容器。而雷達(dá)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(yīng)用。這是因?yàn)闄C(jī)械波易受傳播介質(zhì)的影響，能量衰減也相對較大，在氣態(tài)或者不均勻介質(zhì)中表現(xiàn)也更為明顯。

　　電磁波的傳播性較超聲波要強(qiáng)，因此雷達(dá)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(diào)頻技術(shù)，使得其量程范圍進(jìn)一步增大。

　　雷達(dá)物位計對環(huán)境和介質(zhì)本身產(chǎn)生的擾動分辨能力更強(qiáng)，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?yàn)槔走_(dá)物位計的測量范圍更寬廣，精度更高，采用的測量技術(shù)與儀表構(gòu)造更為、復(fù)雜，因此在價格上雷達(dá)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(dá)物位計。

　　（4）物料形態(tài)及穩(wěn)定性

　　當(dāng)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(dāng)測量表面會發(fā)生波動時，選用雷達(dá)物位計也存在有效回波檢測困難的問題。