物位(wèi)測量技術發展

　　物(wu)位測量技術經曆(li)了結構上從機械(xiè)式儀表向電☁️子式(shì)🔱儀表發展，以及工(gong)作方式上由接觸(chù)式向非接👌觸式發(fā)展⭐的過程。

　　上圖中(zhōng)，前4種測量技術都(dou)屬于接觸式測量(liang)方法，第5種輻射法(fa)爲非接觸測量方(fang)法。其中，直視法是(shì)指眼睛可以直✏️接(jiē)觀測到介質容量(liang)變化的一種方法(fa)；測力法是指通過(guo)‼️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(shī)加在測量探頭而(ér)産生壓力進行測(ce)量的方法；電特性(xìng)法是利用被測介(jie)質的電特性進行(hang)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(qì)的全部或一部分(fèn)部件與被測介🍓質(zhi)😄(固體或液體物料(liao))相接觸才能達到(dao)測量的目的。從長(zhǎng)期來看，物料粘附(fu)物及沉積物會對(duì)這些機械部件産(chan)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(xiǎng)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(kě)靠性，這就需要有(you)應用範🔱圍更大、精(jīng)度更高的⭐技術出(chū)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(yuán)理。它是利用能量(liang)波在空間中的傳(chuán)播時間來⁉️進行度(du)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(shang)被接收，屬于非接(jiē)觸測距。

　　ToF 測量技術(shù)可以利用的能量(liàng)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(wù)位計、微波物位❄️計(jì)和激光物位計。

　　 雷(léi)達物位計分類

　　盡(jìn)管輻射法物位計(jì)都是采用ToF測量原(yuan)理，但所采用的能(neng)量波🏃‍♂️不同時，信号(hao)的反射機理及在(zài)信号處理等方面(miàn)都有很♊大的不同(tóng)。以現在常用的超(chao)聲波和🛀🏻微波物位(wei)計爲㊙️例，它們都采(cai)用ToF測量原理，都需(xu)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(fa)以及🔆對于包含距(jù)離信号的反射波(bo)的處理上都有比(bi)較大的差别。

　　超聲(sheng)波物位計與微波(bō)物位計的對比

　　電(dian)磁波的波段從3kHz～3000GHz ，微(wei)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(jian)，典型波段爲6.3GHz、10GHz 、26GHz。6.3 GHz 的🌈頻(pín)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(shi)機械波，頻率範圍(wei)爲20Hz～20kHz ，因此，當聲波的(de)振動頻率♈高于20kHz或(huò)低于20kHz時，我們便聽(ting)不見了。我們把頻(pín)率高💛于20kHz 的聲波稱(cheng)爲😄“超聲波”。

　　電磁波(bō)與聲波産生的原(yuan)理是不同的，聲波(bō)是靠物質⛱️的❤️振動(dòng)産生的，在真空中(zhōng)不能傳播;而電磁(cí)波是靠電子的🆚振(zhen)蕩産生的，其本身(shen)就是一種物質，傳(chuan)播不需要介質，能(neng)在真空中傳播🔴。這(zhe)兩種波在通過不(bú)同的介質時都會(huì)發生折射、反射、繞(rao)射和散射及吸收(shou)等現象，物位計正(zhèng)是應用這種特性(xing)來測量距離的。

　　超(chao)聲波物位計由聲(sheng)納技術衍化而來(lai)，其安裝方式有頂(dǐng)部安裝和底部安(an)裝兩種。早期的超(chao)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(bo)從底部傳入，經被(bei)測液體傳🐉播到液(ye)面，反射後傳回探(tan)頭。超聲波傳播時(shí)間與液位🌈的高低(dī)成正比。由于超聲(sheng)波在各種被測介(jiè)質中傳播的聲速(sù)不同，所以很難做(zuò)成通用産品✌️;且料(liao)罐底部(尤其是液(ye)體料罐的底部)安(an)裝探👄頭的方法在(zài)實用中往往也有(you)困難。因此，在實際(ji)工業過程中，利用(yòng)空氣作爲導聲介(jie)質👣的頂部安裝應(yīng)用越來越廣泛。

　　與(yu)超聲波物位計相(xiàng)比，雷達物位計的(de)微波信号是在不(bú)同介電常數的分(fèn)界面上反射的。微(wēi)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(hui)波信✂️号強弱很大(dà)程度上取決于被(bei)測液面上的反射(she)情況。在被測液面(mian)上的反射率除了(le)取決于被測物料(liào)的面積和🍉形狀外(wài)，主要取決于物料(liào)的相對介電👉常數(shu)εr。相對介電常數高(gāo)，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(wei)波能量，回波強🆚度(du)較低。

　　　近年來，微電(dian)子技術的滲入大(da)大促進了新型物(wu)位測量技術的發(fa)展，新的測量技術(shu)促使物位測量儀(yí)表産品結⛷️構産生(sheng)了很大變化。電池(chi)供電及無線雷達(dá)式物⛹🏻‍♀️位儀表也開(kāi)始在市場上出現(xiàn)。所有這些技術上(shang)取得的進步以及(jí)不斷下降的價格(ge)正推動着雷達式(shi)物位🏃‍♂️儀表的不斷(duan)增長。