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超聲波液位計和雷達物位計的區(qū)別及應(yīng)用

閱讀：998      發(fā)布時間：2021-6-24
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　　一、原理的區(qū)別
 
　　超聲波液位計的原理
 
　　我們一般把聲波頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波，超聲波是機械波的一種，即是機械振動在彈性介質(zhì)中的一種傳播過程，它的特征是頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，另外方向性好，能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中衰減很小，因而穿透能力強，尤其是在對光不透明的固體中，超聲波可穿透幾十米的長度，碰到雜質(zhì)或界面就會有顯著的反射，超聲波測量物位就是利用了它的這一特征。
 
　　在超聲波檢測技術(shù)中，不管那種超聲波儀器，都必須把電能轉(zhuǎn)換超聲波發(fā)射出去，再接收回來變換成電信號，完成這項功能的裝置就叫超聲波換能器，也稱探頭。將超聲波換能器置于被測液體上方，向下發(fā)射超聲波，超聲波穿過空氣介質(zhì)，在遇到水面時被反射回來，又被換能器所接收并轉(zhuǎn)換為電信號，電子檢測部分檢測到這一信號后將其變成液位信號進行顯示并輸出。
 
　　由超聲波在介質(zhì)中傳播原理可知，若介質(zhì)壓力、溫度、密度、濕度等條件一定，則超聲波在該介質(zhì)中傳播速度是一個常數(shù)。因此，當(dāng)測出超聲波由發(fā)射到遇到液面反射被接收所需要的時間，則可換算出超聲波通過的路程，即得到了液位的數(shù)據(jù)。
 
　　雷達物位計的原理
 
　　雷達物位計采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達物位計的天線發(fā)射出電磁波，雷達波以光速運行。這些波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比，關(guān)系式如下：
 
　　D=CT/2
 
　　式中  D——雷達物位計到液面的距離
 
　　         C——光速
 
　         　T——電磁波運行時間
 
　　雷達物位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達天線的距離，從而知道液面的液位。
 
　　在實際運用中，雷達物位計有兩種方式即調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的液位計，功耗大，須采用四線制，電子電路復(fù)雜。而采用雷達脈沖波技術(shù)的液位計，功耗低，可用二線制的24VDC供電，容易實現(xiàn)本質(zhì)安全，精確度高，適用范圍更廣。
 
　　超聲波用的是聲波，雷達用的是電磁波，這是雷達與超聲波的區(qū)別。
 
　　雷達是鑒于被測物質(zhì)的介電常數(shù)的；超聲波是鑒于被測物質(zhì)的密度的。
 
　　二、主要應(yīng)用場合的區(qū)別
 
　　由于超聲波和雷達測量原理的不同，從而導(dǎo)致他們的運用場合的不同。雷達是鑒于被測物質(zhì)的介電常數(shù)的，而超聲波是鑒于被測物質(zhì)的密度的。所以介電常數(shù)很低的物質(zhì)雷達的測量效果就要打折扣，對于固體物質(zhì)一般也推薦用超聲波。雷達發(fā)射的是電磁波，不需要傳播媒介，而超聲波是聲波，是一種機械波，是需要傳播媒介的。另外波的發(fā)射方式元件不同，如超聲波是通過壓電物質(zhì)的振動來發(fā)射的，所以它不可能用在壓力較高或負壓的場合，一般只用在常壓容器。而雷達可以用在高壓的過程罐。雷達的發(fā)射角度比超聲波大，在小容器或瘦長的容器不推薦用非接觸式雷達，一般推薦導(dǎo)波雷達。最后就是精度的問題，當(dāng)然了，雷達的精度肯定比超聲波高，在儲罐上肯定是用高精度雷達的，而不會選超聲波。至于價格方面，一般情況下超聲波比雷達低，當(dāng)然一些大量程的超聲波價格也是很高的。
 
　　聲波的傳輸是需要媒介的，所以在真空中就不能傳播。所以超聲波在現(xiàn)實應(yīng)用中的局限性還是很大的，與雷達比起來多有不足。首先，超聲波物位計有溫度限制，一般探頭處溫度不能超過80度，并且聲波速度受溫度影響很大。其次，超聲波物位計受壓力影響很大，一般有求0.3MPa以內(nèi)，因為聲波要靠振動來發(fā)出，壓力太大時發(fā)聲部件會受影響。第三，當(dāng)測量環(huán)境中霧氣或粉塵很大時將不能很好的測量。凡此種種，都限制了超聲波物位計的應(yīng)用。與之相比，雷達的是電磁波，不受真空度影響，對介質(zhì)溫度壓力的適用范圍又很寬，隨著高頻雷達的出現(xiàn)，其應(yīng)用范圍就更加廣泛了，所以在物位測量中，雷達是一個非常好的選擇。
 
　　綜上所述，超聲波液位計和雷達物位計的區(qū)別見下表：

 
 

超聲波液位計

雷達物位計

原理

路程=速度*時間

路程=速度*時間

發(fā)射波

聲波

電磁波

發(fā)射角

較大

較小

介質(zhì)要求

介質(zhì)密度

介質(zhì)介電常數(shù)

精度

低

高

量程

小

大

溫度

-40~80度

-40~300度

壓力

0~0.3MPA

-0.1~4MPA

測量環(huán)境

只能在純凈的空氣中傳播

無限制

價格

低

高

 

 

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