物(wu)位測量(liang)技術發(fa)展

　　物位(wei)測量技(ji)術經曆(lì)了結構(gou)上從機(ji)械式儀(yí)表向電(diàn)💋子式儀(yi)💚表發展(zhan)，以及工(gong)作方式(shì)上由接(jiē)觸式向(xiang)非接觸(chù)式發展(zhǎn)的過程(cheng)。

　　上圖中(zhong)，前4種測(ce)量技術(shù)都屬于(yú)接觸式(shi)測量方(fāng)法，第5種(zhǒng)輻🈚射法(fǎ)爲💋非接(jiē)觸測量(liàng)方法。其(qi)中，直視(shì)法是指(zhi)眼睛可(ke)⭐以直🙇🏻接(jiē)觀測到(dao)㊙️介質容(róng)量變化(hua)的一種(zhǒng)方法；測(ce)🌐力法是(shi)指通過(guo)🌈被測介(jiè)質對指(zhi)示器或(huò)🌍傳感器(qì)等目标(biao)施加外(wài)力來測(cè)量的方(fāng)法；壓力(li)法是由(you)被測介(jiè)質施加(jia)在測量(liàng)💘探頭而(er)産生壓(yā)力進行(háng)測量的(de)方法；電(dian)特性法(fa)是利🌏用(yòng)🏒被測介(jiè)質的電(diàn)❓特性進(jìn)行測量(liang)的方法(fǎ)；輻射法(fǎ)采用電(diàn)磁頻譜(pu)原理技(jì)術㊙️。

　　前4種(zhong)方法需(xū)要測量(liàng)儀器的(de)全部或(huò)一部分(fen)部件與(yǔ)被測介(jiè)📧質(固體(tǐ)或液體(ti)物料)相(xiang)接觸才(cái)能達到(dào)測量✌️的(de)目的。從(cong)長期來(lai)看，物料(liao)❌粘附物(wu)及沉積(jī)物會對(dui)這❌些機(jī)械部件(jian)産👈生附(fu)着，當物(wu)料爲腐(fu)蝕性或(huò)易産生(shēng)水鏽的(de)介⛷️質時(shí)，對儀🚩器(qi)精度的(de)影響将(jiāng)更加嚴(yan)重。在工(gōng)業生産(chan)中🐉，對物(wù)位儀表(biǎo)zui基本的(de)要求是(shì)高精度(dù)和高可(kě)靠性，這(zhè)就🆚需要(yào)有應用(yòng)範圍更(gèng)大、精度(dù)更🔅高的(de)技術出(chū)現🆚。

　　TOF測量(liang)原理

　　近(jin)幾年來(lái)，發展較(jiao)快的是(shi)行程時(shi)間或傳(chuán)播時間(jiān)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(liàng)的一種(zhǒng)方法。能(neng)量波在(zài)信号源(yuan)與被測(ce)對象之(zhi)間傳遞(dì)，能量波(bō)到達被(bei)測對象(xiang)後被反(fan)射并返(fan)回到探(tan)頭上被(bèi)接收，屬(shǔ)于非接(jiē)觸測距(ju)。

　　ToF 測量技(ji)術可以(yǐ)利用的(de)能量波(bō)有機械(xiè)波(聲或(huò)超聲波(bō)🌈)、電磁波(bo)(通🐅常爲(wèi)K波段或(huo)C波段的(de)微波)和(hé)激光(通(tong)常爲紅(hong)外波段(duan)的♻️激光(guāng))，相應的(de)物位計(jì)稱爲超(chāo)聲波物(wù)位計、微(wēi)🈲波物位(wei)計和激(ji)光物位(wèi)計。

　　 雷達(dá)物位計(ji)分類

　　盡(jin)管輻射(she)法物位(wei)計都是(shì)采用ToF測(cè)量原理(lǐ)，但所采(cai)用的能(neng)量波不(bú)同時，信(xin)号的反(fǎn)射機理(lǐ)及在信(xin)号處理(lǐ)等方面(miàn)都有很(hen)大的不(bu)同。以現(xian)在常用(yong)的超聲(sheng)波和微(wēi)波物位(wèi)計爲🌏例(lì)，它們❗都(dōu)采用ToF測(cè)量原理(lǐ)，都需要(yào)一個信(xìn)号發生(sheng)器和一(yī)🈚個回波(bō)信号接(jiē)收器，但(dàn)兩種能(neng)量波在(zai)性質、頻(pin)率範圍(wei)、反射方(fāng)法以及(jí)對于包(bāo)含距離(lí)信号的(de)反射🔞波(bo)的處理(li)上都有(yǒu)比較大(dà)的差💁别(bié)。

　　超聲波(bō)物位計(ji)與微波(bō)物位計(jì)的對比(bi)

　　電磁波(bō)的波段(duan)從3kHz～3000GHz ，微波(bō)是指頻(pín)率爲300MHz～300GHz的(de)電磁波(bō)。在物位(wei)檢測中(zhōng)，微波使(shǐ)用的頻(pín)段規定(ding)在4～30GHz之間(jian)，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(shǔ)于X波段(duàn)微波;26GHz的(de)🈲頻率屬(shǔ)于K波段(duan)微波。

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

　　電磁波(bo)與聲波(bo)産生的(de)原理是(shì)不同的(de)，聲波是(shì)靠物質(zhì)♌的♈振動(dong)産生的(de)，在真空(kōng)中不能(neng)傳播;而(ér)電磁波(bo)是靠電(dian)子的振(zhen)蕩産生(shēng)的，其本(ben)身就是(shi)一種物(wu)質，傳播(bo)不需要(yào)介質，能(neng)在真空(kong)中傳播(bō)。這兩種(zhong)波在通(tōng)過不同(tong)的介質(zhi)時都會(huì)發生折(shé)射、反射(she)、繞射和(hé)♻️散射及(jí)吸收等(děng)現象，物(wù)🈲位計正(zheng)是應用(yòng)這種特(te)性來測(ce)量距離(li)的。

　　超聲(sheng)波物位(wèi)計由聲(shēng)納技術(shu)衍化而(er)來，其安(ān)裝方式(shì)有頂部(bu)安裝🈲和(he)底部安(an)裝兩種(zhǒng)。早期的(de)超聲物(wu)位計采(cǎi)用的也(yě)是液😘體(tǐ)導🙇‍♀️聲，超(chao)聲探頭(tou)安裝在(zai)料罐底(di)部外，超(chao)聲波從(cóng)底部傳(chuan)入😍，經被(bei)測液體(ti)傳播到(dao)液面，反(fan)射後傳(chuan)回✉️探頭(tóu)。超聲💞波(bō)傳播時(shi)㊙️間與液(yè)位的高(gāo)低成正(zhèng)比。由于(yú)超聲波(bo)在各種(zhǒng)被測介(jie)質中傳(chuan)播的聲(sheng)速不同(tóng)，所以很(hen)難☎️做成(chéng)通用産(chan)品;且料(liao)罐底部(bù)(尤其是(shi)🐪液體料(liao)罐的底(di)部)安裝(zhuang)探頭的(de)方法在(zai)實用中(zhōng)往往也(yě)有困難(nan)。因此，在(zài)實際工(gong)業過程(cheng)中，利用(yòng)空氣作(zuo)爲導聲(sheng)介質的(de)頂部安(ān)裝應用(yòng)越來越(yue)廣泛。

　　與(yǔ)超聲波(bō)物位計(jì)相比，雷(lei)達物位(wei)計的微(wēi)波信号(hao)是在不(bu)同介電(dian)常數的(de)分界面(mian)上反射(shè)的。微波(bō)以光速(su)傳播，速(su)度幾乎(hū)不受介(jie)質特性(xing)的影響(xiang)，傳播衰(shuāi)減也很(hěn)小，約0.2dB/km 。回(huí)波信号(hao)強弱很(hěn)大程度(dù)上取決(jué)于被測(cè)液面上(shàng)的反射(she)情況。在(zai)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(jī)和形狀(zhuang)外，主要(yao)取決于(yu)物料💃的(de)相對介(jiè)電常💋數(shù)εr。相對介(jie)電常數(shù)高，反射(she)率也高(gao)，得到的(de)回波強(qiáng)度高☁️;相(xiang)對介👌電(dian)常數低(di)，物料會(huì)吸收部(bu)分㊙️微波(bo)能量，回(huí)波強❤️度(dù)較低。

　　　近(jìn)年來，微(wei)電子技(jì)術的滲(shèn)入大大(da)促進了(le)新型物(wù)位測量(liang)✍️技術的(de)發展，新(xīn)的測量(liàng)技術促(cù)使物位(wei)測量儀(yí)表産品(pǐn)結構産(chǎn)生了很(hěn)大變化(huà)。電池供(gòng)電及無(wu)線雷達(dá)式物位(wèi)儀表也(ye)開始在(zai)市場‼️上(shang)出現。所(suǒ)有這些(xiē)技術上(shang)取得的(de)進步以(yǐ)及不斷(duan)下降的(de)價格✊正(zheng)推動着(zhe)雷達式(shì)物位🧑🏾‍🤝‍🧑🏼儀(yi)表的不(bu)斷💛增長(zhang)。