物位測量技(jì)術經曆了結構(gou)上從機械式儀(yi)表向電子式儀(yi)表發展，以及工(gōng)作方式上由接(jiē)觸式向非接觸(chù)式發展的過程(chéng)。
前4種(zhong)方法需要測量(liang)儀器的全部或(huo)一部分部件與(yu)被測介質(固體(ti)或液體物料)相(xiàng)接觸才能達到(dao)測量的目的。從(cóng)💃長期來看，物料(liào)💔粘附物及沉積(jī)物會對這🤩些機(jī)械部件産🈲生附(fù)着，當物料✊爲腐(fǔ)蝕性或易産生(sheng)水鏽的介質時(shi)，對儀器精度的(de)影響将更加嚴(yán)重。在🈲工業生産(chǎn)中♊，對物位儀表(biǎo)zui基本的要求🔞是(shi)高精度和高可(ke)靠性，這就需要(yao)有應用範圍更(geng)大、精度更🔆高的(de)技術出現。
TOF測量(liàng)原理
近幾年來(lái)，發展較快的是(shi)行程時間或傳(chuán)播時間ToF ( time of flight )測量😘原(yuán)理，又稱⭐回波測(cè)距原理。它是利(lì)用能量波在空(kōng)間中的傳播時(shí)間來進行度量(liang)的一種方法。能(neng)量波在信号源(yuan)與被測對象之(zhī)間傳🌏遞，能量波(bō)到達被測對象(xiang)後被反射并返(fan)回到探頭🔅上被(bèi)接收，屬于非接(jiē)觸測距。
盡(jìn)管輻射法物位(wèi)計都是采用ToF測(ce)量原理，但所采(cai)用的能量🔴波不(bu)🌈同時，信号的反(fǎn)射機理及在信(xìn)号處理等方💔面(mian)都有很✊大的不(bu)同。以現在常用(yòng)的超聲波和微(wēi)波物♍位計爲例(lì)，它們都采用ToF測(ce)量原理，都需要(yào)一個信号發生(shēng)器和一個回波(bo)信号接收器，但(dàn)兩種能😄量波在(zai)性質、頻率範圍(wéi)、反💜射方法以及(ji)對于包含距離(lí)信号的反射波(bō)的處理上都有(yǒu)比較大的差别(bié)。
超聲波物位計(jì)與微波物位計(jì)的對比
電磁波(bo)的波段從3kHz～3000GHz ，微波(bo)是指頻率爲300MHz～300GHz的(de)電磁波。在物位(wei)檢測中🌈，微波使(shǐ)用的頻段規定(ding)在4～30GHz之間，典型波(bo)段爲6.3GHz、10GHz 、26GHz。6.3 GHz 的頻率屬(shu)于C波段微波💰;10GHz的(de)頻率屬于X波段(duàn)微波;26GHz的頻率屬(shu)于K波段微波。
聲(shēng)波是機械波，頻(pin)率範圍爲20Hz～20kHz ，因此(cǐ)，當聲波的振動(dong)頻率高⛹🏻♀️于🌈20kHz或低(di)于20kHz時，我們便聽(ting)不見了。我們把(ba)頻率高于20kHz 的🌈聲(sheng)波稱爲“超聲波(bō)”。
電磁波與聲波(bō)産生的原理是(shì)不同的，聲波是(shi)靠物質的振動(dong)🐪産生的，在真空(kong)中不能傳播;而(ér)電磁波是💚靠電(dian)子的♻️振蕩産生(shēng)的，其本身就是(shi)一種物質，傳播(bō)⛱️不需要介質，能(neng)🔞在真空中傳播(bō)🏒。這兩種波在通(tong)過不😄同的介質(zhi)時都會發生折(shé)射、反射、繞射和(he)🌐散射及吸✨收等(deng)現象，物位計正(zheng)是應用這種特(te)性♌來測量距離(li)✂️的。
超聲波物位(wei)計由聲納技術(shu)衍化而來，其安(ān)裝方式有頂👣部(bù)安裝和底部安(an)裝兩種。早期的(de)超聲物位計💰采(cai)用的也🙇♀️是液體(ti)導聲，超聲探頭(tóu)安裝在料罐底(di)部外，超聲波從(cóng)底❄️部傳入，經被(bei)測液體傳🏃🏻♂️播到(dào)液面，反✔️射後傳(chuán)回探頭。超聲🤩波(bo)傳播時間與液(ye)位的高低成正(zhèng)比。由于超🌂聲波(bo)在各種😍被測介(jie)質中傳播的聲(sheng)速不同，所以很(hěn)難做成通用産(chan)品;且料罐底部(bu)(尤🔞其是液體料(liào)罐♌的底部🔆)安裝(zhuang)探頭的方法在(zài)實用中往往🔱也(ye)有困難。因此，在(zai)實👣際工業過程(cheng)中，利用空氣作(zuo)爲導聲介質的(de)頂部安裝應用(yòng)越來越廣泛。
與(yǔ)超聲波物位計(jì)相比，雷達物位(wèi)計的微波信号(hao)是在不同⁉️介電(dian)常數的分界面(miàn)上反射的。微波(bō)以光速傳播🈚，速(sù)度幾乎不受介(jie)質特性的影響(xiang)，傳播衰減也很(hěn)小，約0.2dB/km 。回波信❓号(hao)強弱很大程度(dù)上取決于被測(cè)液面上的反射(shè)情況。在☎️被測液(yè)面上的反射🔴率(lü)除了取決于被(bei)測物⁉️料的面積(ji)和形狀外，主要(yào)取決于物料的(de)相對介電常數(shù)εr。相對介電常數(shu)高，反射率也高(gao)，得到的回波強(qiáng)度高;相對介電(diàn)常數低，物料會(hui)吸收部分微波(bō)能量，回波強‼️度(dù)較低。
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