物位測(cè)量技術發(fā)展

　　物位測(ce)量技術經(jing)曆了結構(gou)上從機械(xie)式儀表向(xiang)電子式儀(yí)表發展，以(yǐ)及工作方(fāng)式上由接(jie)觸式向非(fei)接🧑🏾‍🤝‍🧑🏼觸式發(fā)展的過程(chéng)。

　　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(fǎ)爲🔴非接觸(chu)測量方法(fǎ)。其中，直視(shi)法是指眼(yǎn)睛可👣以直(zhi)接觀測到(dao)介質🔆容量(liang)變化的一(yi)種方法；測(ce)力法是指(zhi)通過被測(cè)介質對指(zhǐ)示器或傳(chuán)感器等目(mù)标施加外(wai)力來測量(liang)的方法；壓(yā)力法是由(you)被測介質(zhì)👄施加在測(cè)量✊探頭而(ér)産生🈲壓力(lì)進行測💛量(liàng)的方法；電(dian)特性法是(shì)利用被測(ce)介質的電(dian)特性進行(háng)測量的方(fāng)法；輻射法(fa)采用電😄磁(cí)頻譜原理(li)技術。

　　前4種(zhǒng)方法需要(yào)測量儀器(qi)的全部或(huo)一部分部(bu)件與被✍️測(cè)介質(固體(tǐ)或液體物(wu)料)相接觸(chu)才能達到(dào)測量👉的目(mu)🔞的。從長期(qī)來看📱，物料(liao)粘附物及(ji)沉積物會(huì)對這些機(ji)械部件産(chǎn)生附着，當(dang)物料爲腐(fu)蝕性或易(yi)産生水鏽(xiù)的介質時(shi)，對儀📱器精(jing)度的影響(xiǎng)将更加嚴(yan)重。在💰工業(yè)生産中，對(dui)物位儀表(biao)☁️zui基本的要(yao)求是高精(jīng)度和高可(ke)靠性，這就(jiu)需要有應(ying)用範圍更(gèng)大、精度更(gèng)🈲高的技術(shù)出現。

　　TOF測量(liàng)原理

　　近幾(ji)年來，發展(zhǎn)較快的是(shi)行程時間(jian)或傳播時(shí)間ToF ( time of flight )測量原(yuán)理，又稱回(hui)波測距原(yuan)理。它是利(li)用能量波(bo)在空間中(zhōng)的傳播時(shi)間來進行(hang)度量的一(yi)種方法。能(néng)量波在信(xin)号源與被(bèi)測對象之(zhi)間傳遞，能(neng)量波到達(dá)被測對象(xiang)後被反射(she)并返回到(dao)探頭上被(bèi)接收，屬于(yú)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(wèi)K波段或C波(bo)段的微波(bo))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(wēi)波物位計(ji)和激光物(wu)位計。

　　 雷達(da)物位計分(fen)類

　　盡管輻(fu)射法物位(wei)計都是采(cai)用ToF測量原(yuan)理，但所采(cai)用的能量(liàng)🥰波不同時(shi)，信号的反(fan)射機理及(jí)在信号處(chu)理等方面(mian)都有很大(da)的不同。以(yǐ)現在常用(yong)的超聲波(bo)和🔅微波物(wù)🍉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(hào)發☂️生器和(he)一個回波(bō)信号接收(shou)器，但兩種(zhǒng)能❤️量波在(zai)性質、頻率(lǜ)範圍、反🥵射(she)方法以及(ji)🍉對于包含(hán)距離信号(hao)的反射波(bo)的處理上(shang)都有比較(jiào)大的差👣别(bie)。

　　超聲波物(wu)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(bo)是指頻率(lǜ)爲300MHz～300GHz的電磁(cí)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(diǎn)型波段爲(wei)6.3GHz、10GHz 、26GHz。6.3 GHz 的頻率屬(shǔ)于C波段微(wei)波;10GHz的頻率(lǜ)屬于X波段(duan)微波;26GHz的頻(pín)率屬于K波(bō)段微波。

　　聲(sheng)波是機械(xie)波，頻率範(fàn)圍爲20Hz～20kHz ，因此(ci)，當聲波的(de)振動頻㊙️率(lü)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(shēng)的原理是(shi)不同的，聲(shēng)波是靠物(wu)🏃‍♀️質的振動(dòng)産🈲生的，在(zài)真空中不(bu)能傳播;而(ér)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(bo)不需要介(jiè)質，能在真(zhen)空中傳播(bō)。這兩種波(bō)在通過不(bú)同的介質(zhì)時都會發(fā)生折射、反(fǎn)射、繞射和(hé)散射及吸(xī)收等現象(xiang)，物位計正(zhèng)是應🈲用這(zhè)種特性來(lai)測量距離(lí)的。

　　超聲波(bo)物位計由(yóu)聲納技術(shù)衍化而來(lai)，其安裝方(fāng)式有頂部(bu)安裝和底(di)部安裝兩(liang)種。早期的(de)超聲物位(wei)計🌐采用⛱️的(de)也是液體(ti)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(chuán)播到液面(miàn)，反射後傳(chuan)回探頭。超(chao)聲波傳播(bō)時間與液(ye)位💯的高低(dī)成🚶‍♀️正比。由(you)于超🙇‍♀️聲波(bō)在各種被(bèi)測介質中(zhong)傳播的聲(shēng)速💁不同，所(suǒ)以很難做(zuo)成通用産(chǎn)品;且料罐(guan)底部(尤其(qí)是液體料(liào)罐的底部(bu)👣)安裝探頭(tou)的方法在(zai)實用中往(wǎng)往也有困(kun)難。因此，在(zài)實㊙️際工業(yè)過程中，利(li)🏃🏻‍♂️用空氣作(zuò)爲導聲介(jiè)質的頂部(bu)安裝應用(yong)越🔞來越廣(guang)泛。

　　與超聲(shēng)波物位計(jì)相比，雷達(dá)物位計的(de)微波信号(hao)是在不🔞同(tong)🚶‍♀️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(bú)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(da)程度上取(qǔ)決于被測(cè)液面上的(de)反射情況(kuang)。在被測液(ye)面上的反(fǎn)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(wu)料的相對(duì)介電常數(shu)εr。相對介電(diàn)常☁️數高，反(fan)射率也高(gāo)，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(bo)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(shu)的發展，新(xin)的測量技(ji)術促使物(wu)位測量儀(yi)👄表産品結(jie)構産生了(le)很大變化(hua)。電池供電(diàn)及無線雷(lei)達式物🌈位(wei)儀表🔴也開(kāi)始在市場(chǎng)上出現。所(suǒ)有這些技(jì)術上取得(dé)的進步以(yǐ)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(zhǎng)。