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雷达物位计和超声波物位计的不同原理与选用
一、两种物位计的不同原理
1、雷达物位计
按工作方式划分,雷达物位计主要分为脉冲式和连续调频式两种。
脉冲式雷达物位计采用微波的原理(发射→反射→接收),由天线发射出的电磁波信号,并在被测物料表面产生反射,反射的回波信号被雷达物位计接收,再计算出发射至接收的行程时间。
连续调频式雷达物位计的工作原理与脉冲式不同,电磁波信号被液面反射后,被同一天线接收,再基于快速傅里叶(FFT)变换的技术原理,将时域中不同频率的信号转变成频域中的频谱,根据发射信号和回波信号之间的频率差与到介质表面的距离成正比,计算出天线到物料表面的距离。
2、超声波物位计
与脉冲式雷达物位计类似,超声波物位计也是利用回波的反射原理,来测量物位的高度,二者的唯一区别为雷达物位计采用的是电磁波,无需传播介质,但是超声波物位计采用的是机械波,其必须借助一定介质才能进行传播,所以当介质的压力、温度、密度、湿度等条件恒定时,超声波在介质中的传播速度是一个常数。
二、两种物位计的选择应用
超声波物位计因其声波的传播速度与传播介质的温度、压力以及被测介质的特性等关系密切,一般用于较为稳定的工况下的物位测量;而雷达物位计选型要综合考虑介质的介电常数、料仓高度、物料形态及稳定性等因素,从而确定其微波频率、波束角以及天线型式。
(1)介电常数
由于电磁波的衰减系数与介质的介电常数的平方根成反比,因此,被测介质的介电常数越大,电磁波的衰减越少,物位计接收到的反射信号也就越强,在该情况下测量物位,选用雷达物位计来更为适合。
(2)测量范围
与雷达物位计相比,超声波物位计的测量量程要短,一般不超15m。因此,在大型或超大型的储罐、塔槽、锅炉等设备的应用场合,雷达物位计更为适合。
(3)产品特性
由于温度和压力对超声波物位计的测量影响较大,一般不可用于压力较高或负压的场合,所以超声波物位计多用于常压容器。而雷达物位计受温度和压力的影响不大,可以用在高温、高压工况下应用。这是因为机械波易受传播介质的影响,能量衰减也相对较大,在气态或者不均匀介质中表现也更为明显。
电磁波的传播性较超声波要强,因此雷达物位计的可使用量程范围也比超声波要大,持别现在采用高频和连续调频技术,使得其量程范围进一步增大。
雷达物位计对环境和介质本身产生的扰动分辨能力更强,也能够更好地消除干扰,使得其能更好地保证测量精度。也正是因为雷达物位计的测量范围更宽广,精度更高,采用的测量技术与仪表构造更为高端、复杂,因此在价格上雷达物位计比超声波物位计更贵,不少用户出于成本考虑,多选用超声波物位计替代雷达物位计。
(4)物料形态及稳定性
当物料为固体或粉末状态时,由于折射、漫散射等影响,使有效的回波减少,杂波干扰增加,这种情况下,不建议选用超声波物位计。但当测量表面会发生波动时,选用雷达物位计也存在有效回波检测困难的问题。