物(wu)位測量(liang)技術發(fā)展

　　物位(wèi)測量技(jì)術經曆(lì)了結構(gou)上從機(jī)械式儀(yí)表向電(diàn)子式儀(yi)表發展(zhǎn)，以及工(gōng)作方式(shi)上由接(jiē)觸式向(xiàng)非接觸(chu)式發展(zhǎn)的過程(cheng)。

　　上圖中(zhōng)，前4種測(cè)量技術(shu)都屬于(yu)接觸式(shì)測量方(fāng)法，第5種(zhǒng)輻射法(fǎ)爲非接(jie)觸測量(liàng)方法。其(qi)中，直視(shi)法是指(zhǐ)眼睛可(kě)🏒以直接(jiē)觀測到(dào)介質😘容(rong)量變化(hua)的一種(zhǒng)方法；測(cè)力法是(shì)指通過(guò)被測介(jie)質對指(zhi)示器或(huò)🌈傳感器(qi)等目标(biao)施加外(wai)力來測(cè)量的方(fāng)法；壓力(li)法是由(yóu)被測介(jie)質施加(jiā)在測量(liang)探頭而(er)産生壓(yā)力進行(hang)測量的(de)方法；電(dian)特性法(fǎ)是利🔞用(yòng)被測介(jie)質的電(diàn)特性進(jìn)行測量(liàng)的方法(fǎ)；輻射法(fa)采用電(diàn)👈磁頻譜(pu)原理技(ji)術。

　　前4種(zhǒng)方法需(xū)要測量(liàng)儀器的(de)全部或(huò)一部分(fèn)部件與(yu)被測介(jiè)質(固體(tǐ)或液體(tǐ)物料)相(xiang)接觸才(cái)能達到(dao)測量🐇的(de)目的。從(cong)長期📱來(lái)看，物料(liào)粘附物(wù)及沉積(jī)物會對(dui)這些機(jī)械部件(jiàn)産生附(fu)着🌐，當物(wu)料爲腐(fǔ)蝕🧡性或(huò)易産生(sheng)水鏽的(de)介質時(shi)，對儀器(qì)精度的(de)影響将(jiang)更加嚴(yan)重。在🌈工(gong)業生産(chǎn)中，對物(wu)位儀表(biao)zui基本的(de)要求是(shì)高精度(dù)和高可(ke)靠性，這(zhe)就需要(yào)有應用(yòng)範㊙️圍更(gèng)大、精度(du)更☀️高的(de)技術出(chu)現。

　　TOF測量(liang)原理

　　近(jin)幾年來(lái)，發展較(jiao)快的是(shi)行程時(shí)間或傳(chuan)播時間(jian)ToF ( time of flight )測✍️量✏️原(yuán)💞理🥰，又稱(cheng)回波測(cè)距原理(li)。它是利(lì)用能量(liàng)波在空(kōng)間中🌈的(de)傳播時(shí)間來進(jin)行🔞度量(liang)的一種(zhǒng)方法。能(néng)量波在(zai)信号源(yuán)與被測(cè)對象之(zhī)間傳遞(di)，能量波(bo)到達被(bèi)測對象(xiàng)後被反(fǎn)射并返(fan)回到探(tan)頭上被(bei)接收，屬(shǔ)于非接(jie)觸測距(ju)。

　　ToF 測量技(jì)術可以(yi)利用的(de)能量波(bō)有機械(xie)波(聲或(huo)超聲波(bō)🐇)、電磁波(bō)(通常爲(wei)K波段或(huò)C波段的(de)微波)和(hé)激光(通(tōng)常爲紅(hong)外波🏃段(duàn)的激光(guāng))，相應🐅的(de)物位計(jì)稱爲超(chao)聲波物(wu)位計、微(wei)波物位(wei)計和激(ji)光物位(wei)計。

　　 雷達(da)物位計(jì)分類

　　盡(jìn)管輻射(she)法物位(wèi)計都是(shì)采用ToF測(ce)量原理(li)，但所采(cai)用的⚽能(néng)量波不(bu)🌈同時，信(xìn)号的反(fan)射機理(lǐ)及在信(xin)号處理(lǐ)等方面(mian)都有很(hěn)大的不(bú)同。以現(xiàn)在常用(yòng)的超聲(shēng)波和微(wēi)波物🐇位(wei)計爲例(li)，它們☁️都(dōu)采用ToF測(ce)量原理(lǐ)，都需要(yào)一個信(xin)号發生(sheng)器和一(yi)個回波(bō)信号接(jie)收器，但(dan)兩種能(néng)量波在(zài)性質㊙️、頻(pín)率範圍(wéi)、反射方(fang)法以及(jí)對于包(bao)含距🔴離(li)信号的(de)反射波(bō)的處理(lǐ)上都有(yǒu)比較大(dà)的差别(bié)。

　　超聲波(bō)物位計(jì)與微波(bō)物位計(jì)的對比(bǐ)

　　電磁波(bo)的波段(duàn)從3kHz～3000GHz ，微波(bō)是指頻(pin)率爲300MHz～300GHz的(de)電磁波(bo)。在物✨位(wei)檢測中(zhong)，微🌈波使(shi)用的頻(pin)段規定(ding)在4～30GHz之間(jiān)，典型波(bo)段爲6.3GHz、10GHz 、26GHz。6.3 GHz 的(de)頻率屬(shu)于C波段(duan)微波;10GHz的(de)頻率屬(shu)于X波段(duàn)微波;26GHz的(de)頻率屬(shu)于K波段(duàn)🚶‍♀️微波。

　　聲(sheng)波是機(ji)械波，頻(pín)率範圍(wei)爲20Hz～20kHz ，因此(cǐ)，當聲波(bo)的振動(dong)頻率高(gāo)于20kHz或低(dī)于20kHz時，我(wǒ)們便聽(tīng)不見了(le)。我們把(ba)頻率高(gao)于20kHz 的⛷️聲(shēng)波稱爲(wèi)“超聲波(bō)”。

　　電磁波(bo)與聲波(bō)産生的(de)原理是(shì)不同的(de)，聲波是(shi)靠物質(zhi)的振動(dong)産♈生的(de)，在真空(kōng)中不能(neng)傳播;而(er)電磁波(bō)是🈲靠電(dian)子的振(zhen)蕩産生(sheng)的，其本(ben)身就是(shì)一種物(wù)質，傳播(bo)🔞不需要(yao)介質，能(neng)🌈在真空(kong)中傳播(bo)。這兩種(zhong)波在通(tong)過不同(tóng)的介質(zhi)♻️時都會(hui)發生折(she)射、反射(shè)、繞射和(hé)散射及(ji)吸收等(děng)現象，物(wù)位計正(zhèng)是應用(yòng)這種特(tè)性來測(ce)量距離(lí)🏃‍♀️的。

　　超聲(sheng)波物位(wei)計由聲(shēng)納技術(shu)衍化而(ér)來，其安(an)裝方式(shì)有頂🐇部(bù)安✌️裝和(he)底部安(ān)裝兩種(zhǒng)。早期的(de)超聲物(wu)位計采(cai)用的也(yě)是液體(tǐ)導聲，超(chao)聲探頭(tou)安裝在(zài)料罐底(di)部外，超(chāo)聲波從(cóng)底部傳(chuán)入，經被(bei)測液體(tǐ)傳播到(dao)液面，反(fǎn)射後傳(chuan)回探頭(tóu)。超聲🌈波(bō)傳播時(shí)間與液(ye)位的高(gao)低成正(zhèng)比。由于(yu)超聲波(bō)在各種(zhong)被測介(jie)質中傳(chuan)播的聲(sheng)速🍓不同(tóng)，所以很(hen)難做成(cheng)通用産(chan)品📞;且料(liào)罐底部(bù)(尤💔其是(shi)液體料(liào)罐✉️的底(dǐ)部)安裝(zhuāng)探👌頭的(de)方法在(zài)實用中(zhong)往往也(yě)😄有困難(nan)。因此，在(zai)實際工(gong)業過程(cheng)中，利用(yòng)空氣作(zuò)爲導聲(sheng)介質的(de)頂部安(ān)裝應用(yòng)越來越(yuè)廣泛。

　　與(yu)超聲波(bō)物位計(jì)相比，雷(léi)達物位(wei)計的微(wei)波信号(hao)是在不(bu)同介⁉️電(dian)㊙️常數的(de)分界面(miàn)上反射(she)的。微波(bō)以光速(su)傳播，速(su)度幾乎(hū)不受介(jiè)質特性(xìng)的影響(xiǎng)，傳播衰(shuāi)減也很(hen)小，約0.2dB/km 。回(hui)波信号(hào)強弱很(hen)大程💔度(du)上取☁️決(jue)于被測(cè)液面上(shàng)的反射(she)情況。在(zài)被測液(ye)面上的(de)反射率(lǜ)除了取(qu)決于被(bèi)測物料(liao)的面積(ji)和形狀(zhuàng)外，主要(yao)取決于(yú)物料👣的(de)相對介(jiè)電常數(shù)εr。相對介(jie)電常💘數(shù)高，反射(shè)率也高(gāo)，得到的(de)回波強(qiáng)度高⭐;相(xiang)對介🙇‍♀️電(dian)常數低(dī)，物料會(huì)吸收部(bù)分🛀🏻微波(bo)能量，回(hui)波強♋度(du)較低。

　　　近(jin)年來，微(wei)電子技(ji)術的滲(shèn)入大大(da)促進了(le)新型物(wù)位測量(liàng)技術的(de)發展，新(xīn)的測量(liàng)技術促(cù)使物位(wèi)測量儀(yí)表産品(pǐn)結構産(chǎn)生了很(hen)大變化(hua)。電池供(gong)電及無(wú)線雷🧑🏽‍🤝‍🧑🏻達(dá)式物位(wei)儀表也(ye)開始在(zai)市場🔞上(shàng)出現。所(suǒ)有這些(xie)技術上(shang)取得的(de)進步以(yi)及不斷(duàn)下降的(de)價格正(zheng)推動着(zhe)雷達式(shi)物位儀(yí)表的不(bu)斷增長(zhǎng)。