物(wù)位測量技術發(fā)展

　　物位測量技(ji)術經曆了結構(gou)上從機械式儀(yi)表向電🔞子式儀(yi)表發展，以及工(gōng)作方式上由接(jie)觸式向非接觸(chu)式發展的過程(chéng)。

　　上圖中，前4種測(ce)量技術都屬于(yu)接觸式測量方(fāng)法，第5種輻射法(fa)爲❄️非接觸測量(liang)方法。其中，直視(shi)法是指眼睛可(ke)以直接觀測到(dao)介質容量變化(hua)的一種方法；測(cè)力法是指通過(guo)被測介質對指(zhi)🔴示器或傳感器(qi)等目标施加外(wài)力來測量💃🏻的方(fang)法；壓力法是由(yóu)🔅被測介質💜施加(jiā)在測量探頭而(ér)産生壓力進行(hang)測量的方法；電(dian)🥰特性法是利用(yong)被測介質的電(dian)特性進行測量(liang)的方法；輻射法(fǎ)采用電磁頻譜(pǔ)原理技術。

　　前4種(zhong)方法需要測量(liang)儀器的全部或(huo)一部分部件與(yu)被測介👄質(固體(ti)或液體物料)相(xiang)接觸才能達到(dao)測量的目的。從(cong)長期來看，物料(liào)粘附物及沉積(jī)物會對這些機(jī)械部件産生附(fu)着，當物料爲腐(fǔ)蝕性或易産生(shēng)水鏽的介🥵質時(shi)，對儀器精度的(de)影響将更🈲加嚴(yán)重。在😄工業生産(chan)中，對物位儀表(biao)zui基本的要求是(shì)高精度和👌高可(ke)靠性，這就♌需要(yào)有應用範圍更(geng)大、精度更高的(de)技術出現。

　　TOF測量(liang)原理

　　近幾年來(lái)，發展較快的是(shi)行程時間或傳(chuan)播時間ToF ( time of flight )測✨量原(yuan)理⭐，又稱回波測(ce)距原理。它是利(lì)用能量波在空(kong)間中的傳播時(shi)間來進行度量(liang)的一種方法。能(néng)量波在信号源(yuan)與被測對象🈲之(zhi)間傳㊙️遞，能量波(bō)到達被測對象(xiàng)後被💃🏻反射并返(fan)回到探頭上被(bèi)接收，屬于非接(jiē)觸測距。

　　ToF 測量技(jì)術可以利用的(de)能量波有機械(xiè)波(聲或超聲波(bo))、電磁波(通常爲(wèi)K波段或C波段的(de)微波)和激光(通(tōng)常爲紅外波☁️段(duàn)的激光)，相應的(de)物位計稱爲超(chāo)聲波物位計、微(wei)波物位計和激(ji)♌光物位計。

　　 雷達(dá)物位計分類

　　盡(jìn)管輻射法物位(wei)計都是采用ToF測(cè)量原理，但所采(cai)用的能🔴量波不(bú)👈同時，信号的反(fǎn)射機理及在信(xìn)号處理等方面(mian)都有很大的不(bu)同。以現在常用(yong)的超聲波和微(wei)波物位計爲🚶‍♀️例(li)，它們🌏都采用ToF測(cè)量原理，都需要(yao)一個信号發🐪生(sheng)器和一個回波(bō)信号接收器，但(dàn)兩種能🔱量波在(zài)性質、頻率範圍(wei)、反射方法以及(jí)對于包含距離(lí)信号的反射波(bō)的處理上都有(yǒu)比較大的差别(bié)。

　　超聲波物位計(ji)與微波物位計(jì)的對比

　　電磁波(bo)的波段從3kHz～3000GHz ，微波(bō)是指頻率爲300MHz～300GHz的(de)電磁波。在物位(wèi)檢測中，微波使(shǐ)用的頻段規定(ding)在4～30GHz之間，典型波(bo)段爲6.3GHz、10GHz 、26GHz。6.3 GHz 的頻率屬(shu)于C波段微波🔆;10GHz的(de)頻率屬于X波段(duan)微波;26GHz的頻率屬(shǔ)于K波段微波。

　　聲(sheng)波是機械波，頻(pin)率範圍爲20Hz～20kHz ，因此(ci)，當聲波的振動(dòng)頻💋率高于🍉20kHz或低(dī)于20kHz時，我們便聽(ting)不見了。我們把(ba)頻率高于20kHz 的聲(sheng)波稱爲“超聲波(bo)”。

　　電磁波與聲波(bo)産生的原理是(shi)不同的，聲波是(shi)靠物質的振動(dòng)産生的，在真空(kong)中不能傳播;而(ér)電磁波是靠電(diàn)子的振蕩産生(shēng)⭐的，其本身就是(shì)一種物質，傳播(bō)不需要介質，能(néng)在真空中傳播(bo)。這兩種㊙️波在通(tong)過不同的介質(zhi)時都會發生折(shé)射、反射、繞射和(he)散射及吸收等(děng)現象，物位計正(zhèng)是應用這種特(te)性來測量距離(li)的。

　　超聲波物位(wèi)計由聲納技術(shù)衍化而來，其安(an)裝方式有📞頂部(bu)安裝和底部安(an)裝兩種。早期的(de)超聲物位計采(cǎi)用的也是液💜體(tǐ)導聲，超聲探頭(tóu)安裝在料罐底(di)部外，超聲波從(cóng)底部傳入，經被(bèi)測液體傳播到(dao)液面，反射後傳(chuán)回探頭。超聲波(bo)傳播時間與液(ye)位🐪的高低成正(zheng)比。由于超聲波(bō)在各種被測介(jiè)質中傳播的聲(shēng)速不同，所以很(hen)難做成通用産(chan)品;且料罐底部(bu)(尤其是液體料(liao)罐的底部)安裝(zhuang)探頭的方法在(zai)實用中往往🌐也(ye)有困難。因此，在(zài)實♌際工業過程(chéng)中，利用空氣作(zuò)爲🏃🏻‍♂️導聲介質的(de)頂部安裝應用(yòng)越來越廣泛。

　　與(yǔ)超聲波物位計(jì)相比，雷達物位(wèi)計的微波信号(hao)是在不同介電(dian)常數的分界面(miàn)上反射的。微波(bo)以光速傳播，速(su)度♋幾乎不受💋介(jie)質特性的影響(xiǎng)，傳播衰減也很(hěn)小，約0.2dB/km 。回波信号(hào)強弱👅很大程度(dù)上取決于被測(cè)液面上的反射(she)情況。在被測液(yè)面🚶‍♀️上的反射率(lǜ)除了取決于被(bei)測物料的面積(ji)和形狀外，主要(yào)取決于物料㊙️的(de)相對介電常數(shù)εr。相對介電常數(shu)高，反射率也高(gao)，得到的回波強(qiang)度高;相對介電(diàn)常數低🛀，物料會(hui)吸收部分微波(bō)能量，回波強度(dù)較低。

　　　近年來，微(wei)電子技術的滲(shèn)入大大促進了(le)新型物位✉️測量(liang)技💃🏻術的發展，新(xīn)的測量技術促(cù)使物位測量儀(yí)🏃🏻表産品結💛構産(chǎn)生了很大變化(huà)。電池供電及無(wú)線雷達式物位(wei)儀表也開始在(zai)市場上出現。所(suǒ)有這些技術上(shang)取得的進步以(yǐ)及不斷下降的(de)價格正推動着(zhe)雷達式物位儀(yi)表的不斷增長(zhǎng)。