物(wu)位測量技術發(fā)展

　　物位測量技(ji)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)。

　　上圖中，前4種測(cè)量技術都屬于(yu)接觸式測量方(fang)法，第5種🌈輻射法(fa)爲非接觸測量(liàng)方法。其中，直視(shì)法是指眼睛可(kě)以直接觀測到(dào)介質容量變化(hua)的一種方法；測(ce)🔱力法是指通過(guò)被測介質對指(zhi)示器或傳感器(qì)等目🥵标施加外(wai)力來測量❌的方(fang)法；壓力法是由(yóu)被測介質❄️施加(jia)在測量探頭而(er)産生壓力進行(hang)測🛀🏻量的方法；電(diàn)特性法是利👨‍❤️‍👨用(yòng)被測介質的電(diàn)特性進行測量(liàng)的方法；輻射法(fǎ)采用電磁頻譜(pǔ)原理技術。

　　前4種(zhong)方法需要測量(liang)儀器的全部或(huò)一部分部件與(yǔ)被測介質(固體(ti)或液體物料)相(xiang)接觸才能達到(dào)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(ji)械部件産生附(fù)着，當物料爲腐(fu)蝕性或易産生(sheng)水鏽的介質時(shí)，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(biao)zui基本的要求是(shi)高精度和高可(kě)靠性，這就需要(yào)有應用範圍更(gèng)大、精度更高的(de)技術出現。

　　TOF測量(liang)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(li)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(néng)量波在信号源(yuán)與被測對象之(zhi)間傳遞，能量波(bo)到達被測對象(xiàng)後被反射并返(fan)回到探頭上被(bei)接收，屬于非接(jie)♋觸測距。

　　ToF 測量技(jì)術可以利用的(de)能量波有機械(xie)波(聲或超聲波(bo))、電磁波(通💋常爲(wei)K波段或C波段的(de)微波)和激光(通(tong)常🔆爲紅外波段(duan)的激光)，相應的(de)物位計稱爲超(chao)聲波物位計、微(wei)波物位計和激(jī)🧡光物位計。

　　 雷達(dá)物位計分類

　　盡(jìn)管輻射法物位(wèi)計都是采用ToF測(ce)量原理，但所采(cǎi)用的能😍量波‼️不(bu)同時，信号的反(fǎn)射機理及在信(xin)号處理等方面(miàn)都🌈有很大的不(bu)同。以現在常用(yong)的超聲波和微(wei)波物位計爲例(lì)，它們都采用ToF測(cè)量原理，都需要(yao)一個信号發生(sheng)器和一個回波(bo)信号接收器，但(dàn)兩種能量波在(zài)性質☔、頻率範圍(wei)、反射方法以及(jí)🔆對于包含距離(lí)信号的反射波(bo)的處理上都有(yǒu)比較大的差别(bie)。

　　超聲波物位計(ji)與微波物位計(jì)的對比

　　電磁波(bō)的波段從3kHz～3000GHz ，微波(bō)是指頻率爲300MHz～300GHz的(de)電磁波。在物位(wei)檢測中，微波使(shi)用的頻段規定(dìng)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(duan)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(ci)，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(shēng)波㊙️稱爲👄“超聲波(bō)”。

　　電磁波與聲波(bō)産生的原理是(shi)不同的，聲波是(shì)靠物質的振😍動(dòng)産生的，在真空(kong)中不能傳播;而(er)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(zhì)時都會發生折(she)射、反射、繞射和(hé)㊙️散射及吸🔴收等(deng)現象，物位計正(zhèng)是應用這種特(te)性來測量距離(li)的。

　　超聲波物位(wèi)計由聲納技術(shù)衍化而來，其安(an)裝方式有頂部(bù)安🌈裝和底部安(ān)裝兩種。早期的(de)超聲物位計🧡采(cǎi)用的也💃🏻是液體(ti)導聲，超聲探頭(tou)安裝在料罐底(di)部外，超聲波從(cong)底部傳入，經被(bei)測液體傳播到(dao)液面，反射後傳(chuán)回探頭。超聲💋波(bō)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(jiè)質中傳播的聲(shēng)速不同，所以很(hěn)難做成通用産(chan)品;且料罐底部(bù)(尤其是液體料(liao)罐的底部)安裝(zhuang)探頭的方法在(zai)實用中往往也(yě)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(ji)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(bo)以光速傳播，速(su)度✨幾乎不受介(jiè)質特性的影響(xiang)，傳播衰減也很(hěn)小，約0.2dB/km 。回波信号(hào)強弱🌈很大程度(dù)上取決于被測(ce)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(bèi)測物料的面積(jī)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(shù)高，反射率也高(gao)，得到的回波🏃‍♀️強(qiang)度高;相對介電(diàn)常數低，物料會(huì)吸收部分🌍微波(bo)能量，回波強🏃🏻度(du)較低。

　　　近年來，微(wei)電子技術的滲(shen)入大大促進了(le)新型物位🔞測量(liang)技🔴術的發展，新(xīn)的測量技術促(cù)使物位測量儀(yí)表産品結構産(chan)生了很大變化(hua)。電池供電及無(wú)線雷達式物位(wei)儀表也開始在(zai)市場上出現。所(suo)有這些技術上(shang)取得💃🏻的進步以(yi)及不斷下降的(de)價格🥵正推動着(zhe)✨雷達式物位儀(yi)表的不斷🛀🏻增長(zhang)。