物位測量儀表中,雷達(dá)物位計和超聲波物位計都屬于非接觸式物位計,很容易被我們混淆,下文我將從它們的基本原理和應(yīng)用上對二者進(jìn)行對比和分析,希望能夠?qū)走_(dá)物位計和超聲波液位計有更為深入地認(rèn)識,從而選購到更適合自己工況特點(diǎn)的測量儀表。
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一、從工作原理看
總的說來,雷達(dá)物位計是使用電磁波來測量物位的,超聲波物位計是用空氣振動的機(jī)械波來測量物位的,這是二者最大的不同。
1、雷達(dá)物位計的工作原理
采用發(fā)射—反射—接收的工作模式。雷達(dá)物位計的天線發(fā)射出電磁波,這些波經(jīng)被測對象表面反射后,再被天線接收,電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比,關(guān)系式如下:
D=CT/2
公式中:
?D——雷達(dá)物位計到測量物質(zhì)表面的距離;C——光速;T——電磁波運(yùn)行時間
雷達(dá)物位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時間,而電磁波的傳輸速度為常數(shù),則可算出被測介質(zhì)面到雷達(dá)天線的距離,從而知道介質(zhì)在儲藏罐中的位置。
在實(shí)際運(yùn)用中,雷達(dá)物位計有兩種方式即調(diào)頻連續(xù)波式和脈沖波式。采用調(diào)頻連續(xù)波技術(shù)的物位計,功耗大,需采用四線制,電子電路復(fù)雜。而采用雷達(dá)脈沖波技術(shù)的物位計,功耗低,可用二線制的24V DC供電,容易實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全,精確度高,適用范圍更廣。
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2、超聲波物位計的工作原理
我們一般把聲波頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波,超聲波是機(jī)械波的一種,即是機(jī)械振動在彈性介質(zhì)中的一種傳播過程,它的特征是頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小,另外方向性好,能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中衰減很小,因而穿透能力強(qiáng),尤其是在對光不透明的固體中,超聲波可穿透幾十米的長度,碰到雜質(zhì)或界面就會有顯著的反射,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(zhuǎn)換為超聲波發(fā)射出去,再接收回來變換成電信號,完成這項(xiàng)功能的裝置就叫超聲波換能器,也稱探頭。
如將超聲波換能器置于被測介質(zhì)上方,向下發(fā)射超聲波,超聲波穿過空氣介質(zhì),在遇到介質(zhì)面時被反射回來,又被換能器所接收并轉(zhuǎn)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。
由超聲波在介質(zhì)中傳播原理可知,若介質(zhì)壓力、溫度、密度、濕度等條件一定,則超聲波在該介質(zhì)中傳播速度是一個常數(shù)。因此,當(dāng)測出超聲波由發(fā)射到遇到介質(zhì)反射被接收所需要的時間,則可換算出超聲波通過的路程,即得到了物位的數(shù)據(jù)。超聲波有盲區(qū),安裝時必須計算預(yù)留出傳感器安裝位置與測量介質(zhì)之間的距離。
二、從應(yīng)用場合看
由于雷達(dá)物位計與超聲波物位計的工作運(yùn)行方式大不相同,其使用的領(lǐng)域也不一樣。具體區(qū)別如下:
1. 雷達(dá)物位計測量范圍要比超聲波物位計大很多;
2. 雷達(dá)物位計有喇叭式、桿式、纜式,相對超聲波物位計能夠應(yīng)用于更復(fù)雜的工況;
3. 超聲波物位計精度不如雷達(dá)物位計,但在常規(guī)量程上,比如5米,10米,15米,20米,超聲波物位計的性價比要高于雷達(dá)物位計;
4. 用雷達(dá)物位計的時候要考慮介質(zhì)的介電常數(shù),常規(guī)液體、固體都可以測量,就是塑料板、塑料皮等低介電常數(shù)的物體不能測量;而超聲波物位計是不需要考慮介質(zhì)的介電常數(shù)的;
5. 雷達(dá)物位計可以用在真空、蒸汽或者是泡沫環(huán)境中,超聲波物位計則不能應(yīng)用于真空、蒸汽含量過高或液面有泡沫等工況,對于常規(guī)固體液體都可以測量,但是測量粉末狀物質(zhì)不行,還有在揮發(fā)性強(qiáng)的液體上測量不夠準(zhǔn)確。
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