物位測(cè)量技術發(fā)展

　　物位測(cè)量技術經(jīng)曆了結構(gou)上從機械(xiè)式儀表向(xiang)電子式儀(yi)表❄️發展，以(yǐ)及工作方(fang)式上由接(jie)觸式向非(fēi)接觸式發(fā)展的過程(chéng)。

　　上圖中，前(qian)4種測量技(ji)術都屬于(yú)接觸式測(ce)量方法，第(dì)5種輻射法(fa)爲非接觸(chu)測量方法(fa)。其中，直視(shi)法是指眼(yan)睛可以直(zhí)接觀🈲測到(dào)介質容量(liàng)變化的一(yi)種方法；測(cè)力法是💃指(zhi)通過💋被測(cè)介質對指(zhi)示器或傳(chuán)感器等目(mù)标施加外(wài)力來測量(liang)的方法；壓(ya)力法是由(yóu)🍓被測介質(zhi)施加在測(ce)量探頭而(ér)産生壓力(lì)進行測量(liang)的方法；電(dian)特性法是(shi)利🛀🏻用被測(cè)介質的電(dian)特性進行(háng)測量的方(fāng)法；輻射法(fa)采用電磁(ci)頻譜原理(lǐ)技術。

　　前4種(zhong)方法需要(yào)測量儀器(qi)的全部或(huò)一部分部(bù)件與😍被測(ce)介質(固體(ti)或液體物(wu)料)相接觸(chu)才能達到(dào)測量⭐的目(mù)的。從長期(qī)來看，物料(liào)粘附物及(jí)沉積物會(huì)對這🛀🏻些機(ji)械♍部件産(chan)生附着，當(dang)物料爲腐(fǔ)蝕性或易(yi)産生水鏽(xiu)的介質時(shí)，對儀🧡器精(jing)度的👅影響(xiang)将更🏃‍♀️加嚴(yan)重。在工業(yè)生産中，對(duì)物位儀表(biao)zui基本的要(yao)求是高精(jing)度和高可(kě)靠性，這就(jiù)需要有應(ying)用範圍更(geng)大、精度更(gèng)🥰高的技術(shù)出現。

　　TOF測量(liang)原理

　　近幾(jǐ)年來，發展(zhǎn)較快的是(shì)行程時間(jiān)或傳播時(shí)間ToF ( time of flight )測量原(yuán)理，又稱✊回(hui)波測距原(yuán)理。它是利(lì)用能量波(bō)在空間中(zhong)的傳播時(shí)間來進行(hang)度量的一(yi)種方法。能(neng)量波👈在信(xìn)号源與被(bèi)測對象之(zhī)間傳遞，能(neng)量🧡波到達(da)被測對象(xiàng)後被♋反射(she)并返回到(dào)探頭上被(bei)接收，屬于(yu)非接🤟觸測(ce)距。

　　ToF 測量技(jì)術可以利(lì)用的能量(liàng)波有機械(xiè)波(聲或超(chāo)聲波)、電磁(cí)🍉波(通常爲(wèi)K波段或C波(bō)段的微波(bo))和激光(通(tōng)常爲紅外(wài)波♍段的激(ji)光)，相應的(de)物位計稱(cheng)爲超聲波(bo)物位計、微(wei)波物位計(ji)和激光物(wu)位計。

　　 雷達(dá)物位計分(fèn)類

　　盡管輻(fu)射法物位(wèi)計都是采(cǎi)用ToF測量原(yuan)理，但所采(cai)用的🔆能量(liàng)波不同時(shí)，信号的反(fǎn)射機理及(jí)在信号處(chù)理💯等方面(miàn)都🌂有很大(da)的不同。以(yǐ)現在常用(yòng)的超聲波(bo)和微波物(wù)位計爲💋例(li)，它們🚶都采(cǎi)用ToF測量原(yuan)理，都需要(yào)一個信号(hào)發生器和(he)一個回波(bō)信号接收(shōu)器，但兩種(zhǒng)能量波在(zài)性質、頻率(lǜ)範圍、反射(shè)方法以及(jí)對于包含(hán)距離信号(hao)的反射波(bō)的處理上(shang)都有比較(jiao)大的差别(bié)。

　　超聲波物(wù)位計與微(wēi)波物位計(ji)的對比

　　電(diàn)磁波的波(bo)段從3kHz～3000GHz ，微波(bō)是指頻率(lü)爲300MHz～300GHz的電磁(ci)波。在物‼️位(wei)檢測中，微(wēi)波使用的(de)頻段規定(dìng)在4～30GHz之間，典(dian)型波段爲(wei)6.3GHz、10GHz 、26GHz。6.3 GHz 的‼️頻率❓屬(shǔ)于C波段微(wēi)波;10GHz的頻率(lü)屬于X波段(duàn)微波;26GHz的頻(pín)率屬于K波(bo)段微波。

　　聲(shēng)波是機械(xiè)波，頻率範(fan)圍爲20Hz～20kHz ，因此(ci)，當聲波的(de)振動頻率(lǜ)高于20kHz或低(dī)于20kHz時，我們(men)便聽不見(jiàn)了。我們把(bǎ)頻率高于(yu)20kHz 的聲波稱(chēng)爲“超聲波(bō)”。

　　電磁波與(yǔ)聲波産生(sheng)的原理是(shi)不同的，聲(sheng)波是靠物(wu)質的振動(dòng)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(shēng)🚶的，其本身(shen)就是一種(zhǒng)物質，傳播(bō)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼不需要介(jiè)質，能在真(zhen)空💛中傳播(bō)。這兩種🤟波(bō)在通過不(bu)🌍同的介質(zhi)時都會發(fa)♌生折射、反(fan)射、繞射和(hé)散射及吸(xī)收等現象(xiàng)，物位計正(zhèng)是應用這(zhè)種特性來(lái)測量距離(li)的。

　　超聲波(bo)物位計由(you)聲納技術(shu)衍化而來(lai)，其安裝方(fang)式有頂部(bù)安🌂裝和底(dǐ)部安裝兩(liǎng)種。早期的(de)超聲物位(wei)計采用🌈的(de)也是液體(tǐ)導聲，超聲(shēng)探頭安裝(zhuāng)在料罐底(di)部外，超聲(sheng)波從底部(bù)傳入🌈，經被(bei)測🔞液體傳(chuan)播到液面(miàn)，反射後傳(chuan)回✨探頭。超(chao)聲波傳播(bō)時間與液(yè)位的高低(di)成正比。由(you)于超聲波(bo)在各種被(bei)測介質中(zhōng)傳播的聲(sheng)速不同，所(suo)以很難☁️做(zuo)成通用産(chǎn)品;且料罐(guan)底部(尤其(qi)是液體料(liào)罐🐪的底部(bù))安裝探頭(tóu)的方法在(zai)實用中往(wǎng)往也有困(kun)難。因此，在(zai)實際工業(ye)過程中，利(lì)用空氣作(zuò)爲導聲介(jie)質的頂部(bu)安裝㊙️應用(yong)越來越廣(guang)泛。

　　與超聲(shēng)波物位計(ji)相比，雷達(da)物位計的(de)微波信号(hao)是在不同(tóng)介電常數(shù)的分界面(miàn)上反射的(de)。微波以光(guāng)速傳播，速(su)度幾乎不(bú)受介質特(tè)性的影響(xiang)，傳播衰減(jiǎn)也很小，約(yue)0.2dB/km 。回波信号(hào)強弱很大(da)程🌈度上取(qǔ)決于被測(ce)液面上的(de)反射情況(kuàng)。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(xíng)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(diàn)常🧑🏽‍🤝‍🧑🏻數高，反(fǎn)射率也高(gāo)，得到的回(huí)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(bō)強度較低(di)。

　　　近年來，微(wēi)電子技術(shu)的滲入大(dà)大促進了(le)新型物位(wei)測量技術(shù)的發展，新(xin)的測量技(jì)術促使物(wù)位測量儀(yí)表産品結(jié)構産🏒生了(le)很大🥰變化(hua)。電池供電(dian)及無線雷(lei)達式物位(wei)儀表也開(kai)始在市場(chang)上出現。所(suo)有這些技(ji)術上取得(dé)的進步以(yi)🈚及不斷下(xia)降的價格(gé)正推動着(zhe)雷達式物(wu)位📞儀表的(de)不斷增長(zhang)。