物位是工業(yè)過(guò)程監控的重要目標參數之一,各種罐體、料倉、水池等的連續物位測量中,由于現場(chǎng)工況千差萬(wàn)別,很難有能滿(mǎn)足所有工況應用的物位儀表。
其中,在非接觸測量?jì)x表中,雷達和超聲波兩種原理液位計應用非常廣泛。那么,雷達液位計和超聲波液位計區別在哪里?這兩種的測量原理究竟是什么?雷達液位計和超聲波液位計相比各自的優(yōu)勢是什么呢?
一、超聲波液位計
我們一般把聲波頻率超過(guò)20kHz的聲波稱(chēng)為超聲波,超聲波是機械波的一種,即是機械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的一種傳播過(guò)程,它的特征是頻率高、波長(cháng)短、繞射現象小,另外方向性好,能夠成為射線(xiàn)而定向傳播。
超聲波在液體、固體中衰減很小,因而穿透能力強,尤其是在對光不透明的固體中,超聲波可穿透幾十米的長(cháng)度,碰到雜質(zhì)或界面就會(huì )有顯著(zhù)的反射,超聲波測量物位就是利用了它的這一特征。
在超聲波檢測技術(shù)中,不管哪種超聲波儀器,都必須把電能轉換超聲波發(fā)射出去,再接收回來(lái)變換成電信號,完成這項功能的裝置被稱(chēng)為超聲波換能器,也稱(chēng)探頭。
工作時(shí),超聲波換能器置于被測物上方,向下發(fā)射超聲波,超聲波穿過(guò)空氣介質(zhì),在遇到被測物表面時(shí)被反射回來(lái),又被換能器所接收并轉換為電信號,電子檢測部分檢測到這一信號后將其變成物位信號進(jìn)行顯示并輸出。
二、雷達液位計
與超聲波液位計工作模式相同,雷達液位計同樣采用發(fā)射-反射-接收的工作模式,不同是雷達超聲波液位計的測量主要依賴(lài)超聲波換能器,而雷達液位計則依靠高頻頭和天線(xiàn)。
超聲波液位計使用機械波,而雷達液位計使用的是超高頻率(幾G到幾十G赫茲)電磁波。電磁波以光速運行,運行時(shí)間可以通過(guò)電子部件被轉換成物位信號。
另一種常見(jiàn)的雷達液位計是導波雷達液位計。
導波雷達液位計是依據時(shí)域反射原理(TDR)為基礎的雷達料位計,雷達料位計的電磁脈沖以光速沿鋼纜或探棒傳播,當遇到被測介質(zhì)表面時(shí),雷達料位計的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路經(jīng)返回到脈沖發(fā)射裝置,發(fā)射裝置與被測介質(zhì)表面的距離同脈沖在其間的傳播時(shí)間成正比,經(jīng)計算得出液位高度。
三、雷達液位計與超聲波液位計優(yōu)缺點(diǎn)
1. 超聲波精度不如雷達;
2. 由于頻率和天線(xiàn)尺寸的關(guān)系,采用更高頻率的雷達液位計天線(xiàn)尺寸小,更便于安裝;
3. 由于雷達頻率更高,因此波長(cháng)更短,對傾斜的固體表面有更好的反射;
4. 雷達測量盲區相對超聲波更小;
5. 由于雷達頻率更高,因此雷達波束角小,能量集中,增強回波能力同時(shí)又有利于避開(kāi)干擾物;
6. 相比采用機械波的超聲波液位計,雷達基本不受真空、空氣中的水蒸氣、粉塵(石墨、鐵合金等高介電性的粉塵除外)、溫度壓力變化影響;