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从原理和应用上区别雷达物位计和超声波物位计
2018-04-16
物位测量仪表中，雷达物位计和超声波物位计都属于非接触式物位计，很容易被我们混淆，下文我将从他们的基本原理和应用上对二者进行对比和分析，希望能够对雷达物位计和超声波液位计有更为深入地认识，从而选购到更适合自己工况特点的测量仪表。
总的说来，雷达物位计是使用电磁波来测量物位的，超声波物位计是用空气振动的机械波来测量物位的，这是二者最大的不同。
1．雷达物位计的工作原理
采用发射—反射—接收的工作模式。雷达物位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：
雷达物位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出被测介质面到雷达天线的距离，从而知道介质在储藏罐中的位置。
在实际运用中，雷达物位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的物位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的物位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。
2．超声波物位计的工作原理
我们一般把声波频率超过20kHz的声波称为超声波，超声波是机械波的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程，它的特征是频率高、波长短、绕射现象小，另外方向性好，能够成为射线而定向传播。超声波在液体、固体中衰减很小，因而穿透能力强，尤其是在对光不透明的固体中，超声波可穿透几十米的长度，碰到杂质或界面就会有显著的反射，超声波测量物位就是利用了它的这一特征。在超声波检测技术中，不管哪那种超声波仪器，都必须把电能转换为超声波发射出去，再接收回来变换成电信号，完成这项功能的装置就叫超声波换能器，也称探头。
如上图所示，将超声波换能器置于被测介质上方，向下发射超声波，超声波穿过空气介质，在遇到介质面时被反射回来，又被换能器所接收并转换为电信号，电子检测部分检测到这一信号后将其变成物位信号进行显示并输出。
由超声波在介质中传播原理可知，若介质压力、温度、密度、湿度等条件一定，则超声波在该介质中传播速度是一个常数。因此，当测出超声波由发射到遇到介质反射被接收所需要的时间，则可换算出超声波通过的路程，即得到了物位的数据。超声波有盲区，安装时必须计算预留出传感器安装位置与测量介质之间的距离。
二、从应用场合看
由于雷达物位计与超声波物位计的工作运行方式大不相同，其使用的领域也不一样。具体区别如下：
1. 雷达物位计测量范围要比超声波物位计大很多；
2. 雷达物位计有喇叭式、杆式、缆式，相对超声波物位计能够应用于更复杂的工况；
3. 超声波物位计精度不如雷达物位计，但在常规量程上，比如5米，10米，15米，20米，超声波物位计的性价比要高于雷达物位计；
4. 用雷达物位计的时候要考虑介质的介电常数，常规液体、固体都可以测量，就是塑料板、塑料皮等低介电常数的物体不能测量；而超声波物位计是不需要考虑介质的介电常数的；
5. 雷达物位计可以用在真空、蒸汽或者是泡沫环境中，超声波物位计则不能应用于真空、蒸汽含量过高或液面有泡沫等工况，对于常规固体液体都可以测量，但是测量粉末状物质不行，还有在挥发性强的液体上测量不够准确。
雷达物位计 超声波物位计
一、从工作原理看总的说来，雷达物位计是使用电磁波来测量物位的，超声波物位计是用空气振动的机械波来测量物位的，这是二者最大的不同。
1．雷达物位计的工作原理
采用发射—反射—接收的工作模式。雷达物位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：
D=C×T/2
式中 D——雷达物位计到测量物质表面的距离；C——光速；T——电磁波运行时间雷达物位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出被测介质面到雷达天线的距离，从而知道介质在储藏罐中的位置。
在实际运用中，雷达物位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的物位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的物位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。
2．超声波物位计的工作原理
我们一般把声波频率超过20kHz的声波称为超声波，超声波是机械波的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程，它的特征是频率高、波长短、绕射现象小，另外方向性好，能够成为射线而定向传播。超声波在液体、固体中衰减很小，因而穿透能力强，尤其是在对光不透明的固体中，超声波可穿透几十米的长度，碰到杂质或界面就会有显著的反射，超声波测量物位就是利用了它的这一特征。在超声波检测技术中，不管哪那种超声波仪器，都必须把电能转换为超声波发射出去，再接收回来变换成电信号，完成这项功能的装置就叫超声波换能器，也称探头。
由超声波在介质中传播原理可知，若介质压力、温度、密度、湿度等条件一定，则超声波在该介质中传播速度是一个常数。因此，当测出超声波由发射到遇到介质反射被接收所需要的时间，则可换算出超声波通过的路程，即得到了物位的数据。超声波有盲区，安装时必须计算预留出传感器安装位置与测量介质之间的距离。
二、从应用场合看
由于雷达物位计与超声波物位计的工作运行方式大不相同，其使用的领域也不一样。具体区别如下：
1. 雷达物位计测量范围要比超声波物位计大很多；
2. 雷达物位计有喇叭式、杆式、缆式，相对超声波物位计能够应用于更复杂的工况；
3. 超声波物位计精度不如雷达物位计，但在常规量程上，比如5米，10米，15米，20米，超声波物位计的性价比要高于雷达物位计；
4. 用雷达物位计的时候要考虑介质的介电常数，常规液体、固体都可以测量，就是塑料板、塑料皮等低介电常数的物体不能测量；而超声波物位计是不需要考虑介质的介电常数的；
5. 雷达物位计可以用在真空、蒸汽或者是泡沫环境中，超声波物位计则不能应用于真空、蒸汽含量过高或液面有泡沫等工况，对于常规固体液体都可以测量，但是测量粉末状物质不行，还有在挥发性强的液体上测量不够准确。
（深圳计为自动化技术有限公司研发中心2018年4月16日发布）
TAGS : 超声波液位计
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