物位測(cè)量技術發(fā)展

　　物位測(ce)量技術經(jing)曆了結構(gòu)上從機械(xie)式儀表向(xiàng)電子式儀(yi)表發展，以(yi)及工作方(fang)式上由接(jiē)觸式向非(fēi)接觸式發(fā)展的過程(cheng)。

　　上圖中，前(qián)4種測量技(jì)術都屬于(yu)接觸式測(cè)量方法，第(dì)5種輻射法(fa)爲非接觸(chù)測量方法(fǎ)。其中，直視(shì)法是指眼(yǎn)睛可以直(zhí)接觀㊙️測到(dao)介質容量(liang)變化的一(yī)種方法；測(cè)🏒力法是指(zhǐ)通過被測(ce)介質對指(zhi)示器或傳(chuan)感器等目(mù)标施加外(wai)力來測量(liang)的方法；壓(ya)力法是由(yóu)被測介質(zhì)施加在測(ce)量探頭而(ér)産生壓力(li)進行測量(liàng)的方法；電(dian)💛特性法是(shi)利用✨被測(cè)介質的電(diàn)特性進行(háng)測量的方(fāng)法；輻射法(fǎ)采用電磁(ci)頻譜原理(li)技術。

　　前4種(zhǒng)方法需要(yao)測量儀器(qi)的全部或(huò)一部分部(bù)件與被🌈測(ce)介👌質(固⁉️體(tǐ)或液體物(wu)料)相接觸(chù)才能達到(dao)測量的目(mu)的。從長期(qi)來看，物料(liào)粘附物及(jí)沉積物會(huì)對這些機(ji)械部件産(chǎn)‼️生附着，當(dāng)物料爲腐(fǔ)蝕🈲性或易(yì)産生水鏽(xiu)的介質時(shí)，對儀器精(jīng)度的影響(xiǎng)将更加嚴(yan)重。在工業(ye)生産中，對(dui)物位儀表(biǎo)🌈zui基本的要(yào)求♌是高精(jing)度和🥵高可(kě)靠性，這就(jiu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼需要有應(ying)用範圍更(gèng)大、精度更(gèng)高的技術(shu)出現💃🏻。

　　TOF測量(liàng)原理

　　近幾(jǐ)年來，發展(zhan)較快的是(shi)行程時間(jiān)或傳播時(shí)間ToF ( time of flight )測量原(yuan)理💁，又稱回(hui)波測距原(yuan)理。它是利(lì)用能量波(bo)在空間中(zhōng)的傳播時(shi)🤞間來進行(háng)度量的一(yi)種方法。能(néng)量波在信(xin)号源與被(bèi)🔱測對象之(zhī)間傳遞，能(neng)量波到達(dá)被測對象(xiang)後被反射(shè)并返回到(dao)探頭上被(bei)接收📞，屬于(yu)非接觸測(cè)距。

　　ToF 測量技(jì)術可以利(lì)用的能量(liàng)波有機械(xie)波(聲或超(chāo)聲🤩波)、電磁(cí)🧡波(通常爲(wei)K波段或C波(bō)段的微波(bō))和激光(通(tong)常爲紅❗外(wai)波🔱段的激(jī)光)，相應🈲的(de)物位計稱(chēng)爲超聲波(bo)物位計、微(wei)波物位計(ji)和激光物(wù)位計。

　　 雷達(da)物位計分(fèn)類

　　盡管輻(fu)射法物位(wèi)計都是采(cai)用ToF測量原(yuan)理，但所采(cǎi)用的能量(liàng)🚩波不同時(shí)，信号的反(fan)射機理及(jí)在信号處(chù)理等方面(mian)都有很大(da)的不同。以(yǐ)現在常用(yòng)的超聲波(bo)和微波物(wu)📧位計爲例(lì)，它們都采(cai)用ToF測量原(yuán)理，都需要(yào)一個信号(hao)發生器和(he)一個回波(bo)信号接收(shōu)器，但兩種(zhǒng)能量波在(zài)性質、頻率(lü)範圍、反射(she)方法以及(ji)✌️對于包含(hán)距離信号(hào)的反射波(bo)的處理上(shang)都有比較(jiào)大的差🧑🏽‍🤝‍🧑🏻别(bié)。

　　超聲波物(wu)位計與微(wēi)波物位計(jì)的對比

　　電(dian)磁波的波(bo)段從3kHz～3000GHz ，微波(bo)是指頻率(lǜ)爲300MHz～300GHz的電磁(ci)波。在物位(wèi)檢測中✉️，微(wei)♍波使用的(de)頻段規定(ding)在4～30GHz之間，典(diǎn)型波段爲(wei)6.3GHz、10GHz 、26GHz。6.3 GHz 的💃🏻頻率屬(shu)于C波段微(wēi)波;10GHz的頻率(lǜ)屬于X波段(duàn)微波;26GHz的頻(pín)率屬🌈于K波(bō)段微波。

　　聲(shēng)波是機械(xie)波，頻率範(fàn)圍爲20Hz～20kHz ，因此(cǐ)，當聲波的(de)振動頻率(lǜ)🐉高于🌂20kHz或低(di)于20kHz時，我們(men)便聽不見(jiàn)了。我們把(ba)頻率高于(yu)20kHz 的聲波稱(cheng)爲“超聲波(bō)”。

　　電磁波與(yu)聲波産生(shēng)的原理是(shì)不同的，聲(shēng)波是靠物(wu)質的振🐉動(dong)🔅産生的，在(zai)真空中不(bú)能傳播;而(er)電磁波是(shì)靠電子的(de)振蕩産生(sheng)的，其本身(shēn)就是一種(zhong)物質，傳播(bō)不需要介(jie)質，能在真(zhēn)空中傳播(bo)。這兩種🐇波(bō)在通過不(bu)同的介質(zhì)⚽時都會發(fā)生折射、反(fan)射、繞射和(hé)散射及吸(xī)收等現象(xiàng)，物👈位計正(zheng)是應用這(zhe)種特性來(lai)測量距離(lí)的。

　　超聲波(bo)物位計由(you)聲納技術(shu)衍化而來(lai)，其安裝方(fāng)式🔞有頂部(bù)安裝和底(di)部安裝兩(liǎng)種。早期的(de)超聲物位(wèi)計采用的(de)也是液體(ti)導聲，超聲(sheng)探頭安裝(zhuāng)在料罐底(di)部外，超聲(shēng)波從底部(bù)傳入，經被(bèi)測液體傳(chuán)播到液面(miàn)，反射後傳(chuan)回探頭。超(chao)聲波傳播(bo)時間與液(ye)位☎️的高低(dī)成正比。由(you)于超🈲聲波(bo)在各種被(bei)測介質中(zhōng)傳播的聲(shēng)速不同，所(suǒ)以很難做(zuò)成通用産(chǎn)品;且料罐(guan)底部(尤其(qí)是✨液體料(liao)罐的底部(bu))安裝探頭(tóu)的方法⭕在(zài)實用中往(wǎng)往也有困(kun)難。因此，在(zài)實㊙️際工業(ye)過程中，利(li)用空氣作(zuò)爲導聲介(jiè)質的頂部(bu)安裝應用(yòng)越🌈來越廣(guǎng)泛。

　　與超聲(sheng)波物位計(ji)相比，雷達(da)物位計的(de)微波信号(hào)是🔱在不同(tóng)介電常數(shù)的分界面(mian)上反射的(de)。微波以光(guang)速傳播⛱️，速(sù)度🚶‍♀️幾乎不(bu)受介質特(te)性的影響(xiǎng)，傳播衰減(jian)也很小，約(yue)0.2dB/km 。回波信号(hào)強弱💋很大(dà)程度上取(qu)決于被測(cè)液面上的(de)反射情況(kuang)。在✉️被測液(yè)面💋上的反(fan)射率除了(le)取決于被(bei)測物♻️料的(de)面積和形(xing)狀外，主要(yao)取決于物(wù)料📐的相對(duì)介電常數(shu)εr。相對介電(dian)常數高，反(fǎn)射率也高(gao)，得到的回(hui)波強度高(gāo);相對介電(diàn)常數低🍓，物(wu)料會吸收(shōu)部分微波(bō)能量，回波(bo)強⚽度較低(di)。

　　　近年來，微(wēi)電子技術(shu)的滲入大(da)大促進了(le)新型物位(wèi)測量技術(shù)的發展，新(xīn)的測量技(ji)術促使物(wu)位測量儀(yí)💞表産品結(jie)構産生了(le)很大變化(huà)。電池供電(dian)及無線雷(lei)達式物位(wei)儀表也開(kai)始🈲在市場(chǎng)上出現㊙️。所(suo)有這些技(ji)👈術上取得(de)的進步以(yi)及不斷下(xia)降的價格(gé)正推動着(zhe)雷達式物(wù)位儀表的(de)不斷增長(zhǎng)。