物位測(ce)量技術發(fa)展

　　物位測(cè)量技術經(jing)曆了結構(gòu)上從機械(xiè)式儀表向(xiang)電子式儀(yí)表發展，以(yi)及工作方(fang)式上由接(jiē)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(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(fǎ)。其中，直視(shì)法是指眼(yan)🔅睛可以直(zhi)㊙️接觀測到(dào)介質容量(liàng)變化的一(yī)種方法；測(ce)力法是指(zhi)通過被測(ce)介質對指(zhi)示器或傳(chuán)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(zhi)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(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(cí)頻譜🚶原理(li)技術。

　　前4種(zhǒng)方法需要(yào)測量儀器(qì)的全部或(huo)一部分部(bu)件與🤞被測(ce)介🌐質(固體(ti)或液體物(wù)料)相接觸(chu)才能達到(dao)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(dāng)物料🆚爲腐(fu)蝕🔱性或易(yi)産生水鏽(xiu)的介質時(shí)，對儀器精(jing)度的影響(xiǎng)将更加嚴(yán)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(jing)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(liang)原理

　　近幾(ji)年來，發展(zhan)較快的是(shi)行程時間(jian)或傳播時(shi)間ToF ( time of flight )測🐕量原(yuán)理，又稱回(huí)波測距原(yuán)理。它是利(li)用能量波(bō)在空🈲間中(zhōng)的傳播時(shí)間來進行(hang)度量的一(yī)種方法。能(neng)量波在信(xìn)号💔源與被(bei)測對象之(zhī)間傳遞，能(néng)量波到達(da)被測📧對象(xiang)後被反射(shè)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(wei)K波段或C波(bō)段的微波(bo))和激光(通(tong)常爲紅外(wài)波🆚段的激(jī)光)，相應的(de)物位計稱(chēng)爲超聲波(bō)物位計、微(wei)波物位計(jì)和激光物(wu)位計。

　　 雷達(dá)物位計分(fèn)類

　　盡管輻(fú)射法物位(wei)計都是采(cǎi)用ToF測量原(yuán)理，但所采(cǎi)用的能❌量(liang)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(dà)的不同。以(yǐ)現在常用(yong)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(yuán)理，都需要(yào)一🈲個信号(hao)發生器和(he)一個回波(bō)信号接收(shou)器🔞，但兩種(zhǒng)能量波在(zài)性質、頻率(lü)範圍、反🈲射(she)方法以及(jí)對于包含(han)距離信号(hào)的反射🍓波(bō)的處理上(shang)都有比較(jiao)大的差别(bié)。

　　超聲波物(wu)位計與微(wei)波物位計(ji)的對比

　　電(dian)磁波的波(bō)段從3kHz～3000GHz ，微波(bo)是指頻率(lü)爲300MHz～300GHz的電磁(ci)波。在物位(wèi)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(shu)于♉C波段微(wei)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(xiè)波，頻率範(fan)圍爲20Hz～20kHz ，因此(cǐ)，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(jian)了。我們把(ba)頻率高于(yú)20kHz 的聲波✊稱(cheng)爲♊“超聲波(bo)”。

　　電磁波與(yǔ)聲波産生(shēng)的原理是(shì)不同的，聲(sheng)波是靠物(wù)質的振動(dong)産生的，在(zài)真空中不(bú)能傳播;而(ér)電磁波是(shì)靠電💘子的(de)💘振蕩産生(shēng)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(bō)🔞。這兩種波(bo)在通過不(bu)同的介質(zhi)時都會發(fa)生折射、反(fan)射、繞射和(he)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(shu)衍化而來(lái)，其安裝方(fang)式有💃🏻頂部(bu)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(sheng)波從底部(bù)傳入，經被(bèi)測液體傳(chuan)播到液面(mian)，反射後傳(chuan)回探頭。超(chao)聲波傳播(bo)時間與液(yè)位的高低(dī)成正比。由(you)于超🍓聲波(bō)在各種⛹🏻‍♀️被(bei)測介質中(zhong)傳播的聲(shēng)速✌️不同，所(suo)以很難做(zuò)成通用産(chǎn)品🧑🏾‍🤝‍🧑🏼;且料罐(guan)底部(尤其(qi)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(kùn)難。因此，在(zai)實際工業(ye)過程中，利(lì)用空氣作(zuo)爲導聲介(jie)質💋的頂部(bù)安裝💋應用(yong)越來越廣(guǎng)泛。

　　與超聲(shēng)波物位計(ji)相比，雷達(da)物位計的(de)微波信号(hào)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(su)度幾乎不(bu)受介質特(tè)性的影響(xiǎng)，傳播衰減(jiǎn)也🏃‍♀️很小，約(yuē)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(kuàng)。在被測液(yè)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(yào)取決于物(wù)料的相對(dui)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(gao);相對介電(dian)常數低📐，物(wu)料會吸收(shōu)部分微波(bo)能量，回波(bo)強度較低(dī)。

　　　近年來，微(wēi)電子技術(shu)的滲入大(da)大促進了(le)新型物位(wei)測量🌐技術(shu)的發展，新(xin)的測量技(ji)術促使物(wù)位測量儀(yí)表産🌐品結(jié)構産生了(le)很大變化(huà)。電池供電(dian)及無線雷(lei)🔞達式物位(wèi)儀表也開(kāi)始在市場(chǎng)🥵上出現。所(suǒ)有這些技(jì)⭐術上取得(de)的進步以(yǐ)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)。