物位測(cè)量技術發(fa)展

　　物位測(ce)量技術經(jīng)曆了結構(gòu)上從機械(xiè)式儀表向(xiang)電👉子式儀(yí)🌈表發🌈展，以(yǐ)及工作方(fāng)式上由接(jiē)觸式向非(fei)接🤟觸式發(fa)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(fǎ)㊙️爲非接觸(chu)測量方法(fǎ)。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(ce)力法是指(zhi)通過👈被測(ce)介💞質對指(zhǐ)示器或傳(chuán)感器等目(mù)♈标施加外(wài)力來測量(liang)的方法；壓(yā)力法是由(you)被測介質(zhì)施加在測(ce)量💋探頭而(ér)産生🌍壓力(lì)進行測量(liàng)的方法；電(diàn)特性法是(shì)利用被測(ce)介質的電(dian)特性進行(háng)測量㊙️的方(fang)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(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(wù)料)相接觸(chù)才能達到(dào)測量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的目(mu)的。從🥵長期(qi)來看，物料(liào)粘附物及(jí)沉積物會(hui)對這些機(jī)械部件産(chan)生附着，當(dang)物料爲腐(fǔ)蝕性或易(yì)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(biǎo)zui基本的要(yào)求☂️是高精(jīng)度和🌐高可(kě)靠性，這就(jiu)需要有應(ying)用範圍更(geng)大、精度更(geng)高的技術(shu)出現。

　　TOF測量(liàng)原理

　　近幾(ji)年來，發展(zhan)較快的是(shì)行程時間(jian)或傳播時(shí)間ToF ( time of flight )測量原(yuan)理，又㊙️稱回(hui)波測距原(yuán)理。它是利(lì)用能量波(bō)在空間中(zhōng)的傳播時(shi)間來進行(háng)度量的一(yī)種方法。能(neng)量波在信(xìn)号源與被(bèi)測對象之(zhi)間傳遞，能(néng)量✉️波到達(da)被測對象(xiàng)後被反射(shè)并返回到(dào)探頭上被(bei)接收，屬于(yú)非接觸測(cè)距。

　　ToF 測量技(ji)術可以利(li)用的能量(liang)波有機械(xiè)波(聲或超(chāo)聲波)、電磁(ci)波(通常爲(wei)K波段或C波(bō)段的微波(bo))和激光(通(tong)常爲紅外(wai)波段的🈚激(ji)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(wu)位計。

　　 雷達(dá)物位計分(fen)類

　　盡管輻(fú)射法物位(wèi)計都是采(cǎi)用ToF測量原(yuán)理，但所采(cǎi)用的能量(liàng)波不同時(shi)，信号的反(fǎn)射機理及(ji)在信号處(chu)理等方面(miàn)都有很大(dà)的不同。以(yi)現在常用(yòng)的超聲波(bō)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(yao)一個信号(hào)發⛱️生器和(he)一個回波(bō)信号接收(shōu)器，但兩種(zhong)能量波在(zai)性質、頻率(lü)範圍、反射(shè)方法以及(ji)對于包含(hán)距⁉️離信号(hao)的反射波(bō)的處理上(shàng)都有比較(jiao)大的差☁️别(bie)。

　　超聲波物(wu)位計與微(wei)波物位計(jì)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(ci)波。在物😍位(wei)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(shǔ)于C波段微(wei)波;10GHz的頻率(lü)屬于X波段(duàn)微波;26GHz的頻(pin)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(cǐ)，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(jian)了。我們把(bǎ)頻率高于(yu)20kHz 的聲波稱(cheng)爲“超聲波(bo)”。

　　電磁波與(yu)聲波産生(sheng)的原理是(shi)不同的，聲(shēng)波是靠物(wù)質的振🚶‍♀️動(dòng)産生的，在(zài)真空中不(bú)能傳播;而(ér)電磁波是(shi)靠電子的(de)振蕩産生(shēng)的，其✏️本身(shēn)就是一種(zhong)物質，傳播(bo)不需要👈介(jie)質，能在真(zhēn)空中傳播(bō)。這兩種波(bō)在通過不(bú)同的介質(zhì)時都會發(fa)生折射、反(fǎn)射、繞射和(hé)散射及吸(xī)收等現象(xiang)，物✍️位計正(zheng)是應用這(zhe)種特性來(lai)測量距離(lí)的。

　　超聲波(bō)物位計由(you)聲納技術(shu)衍化而來(lái)，其安裝方(fāng)式🔞有♊頂❤️部(bu)安裝和底(dǐ)部安裝兩(liang)種。早期的(de)超聲物位(wèi)計采用❌的(de)也是液體(tǐ)導聲，超聲(sheng)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(chuán)回🔞探頭。超(chāo)聲波傳播(bō)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(sheng)速不同，所(suǒ)以很難👣做(zuò)成通用産(chan)品;且料罐(guan)底部(尤其(qí)是液體料(liào)罐的底部(bù))安裝探頭(tou)的方法在(zài)實用中往(wang)往也有困(kun)難。因此，在(zai)實際工業(ye)過程中，利(lì)⛱️用💯空氣作(zuo)爲導聲介(jiè)質🌍的頂部(bù)安裝應用(yong)越🔱來越廣(guǎng)泛。

　　與超聲(sheng)波物位計(jì)相比，雷達(da)物位計的(de)微波信号(hao)是在不同(tong)介🤩電常數(shu)的分界面(miàn)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(xiang)，傳播衰減(jian)也👄很小，約(yue)0.2dB/km 。回波信号(hao)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(yào)取決于物(wù)料的相對(duì)介電🧡常❄️數(shù)εr。相對介電(dian)常數高，反(fan)射率也高(gāo)，得到的回(hui)波強度高(gao)❄️;相對介🔞電(dian)常數低，物(wù)料會吸收(shōu)部分微波(bō)能量，回波(bo)強度較低(dī)。

　　　近年來，微(wēi)電子技術(shù)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(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(wèi)儀表也開(kai)始在市場(chǎng)上出現。所(suo)有這些技(ji)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)。