物位測(ce)量技術發(fa)展

　　物位測(ce)量技術經(jīng)曆了結構(gòu)上從機械(xiè)式儀表向(xiang)電子式儀(yí)表發展，以(yǐ)及工作方(fang)式上由接(jiē)觸式向非(fēi)接觸式發(fa)展👈的過程(chéng)。

　　上圖中，前(qian)4種測量技(ji)術都屬于(yu)接觸式測(ce)量方法，第(dì)5種輻射法(fa)爲非接觸(chù)測量方法(fa)。其中，直視(shì)法是指眼(yan)🚶‍♀️睛可以直(zhi)接觀測到(dào)介質容量(liang)變化的一(yi)種方法；測(ce)力法是❗指(zhi)通過被測(cè)介質對指(zhi)示器或傳(chuán)感器等目(mu)标施加外(wai)力來測量(liang)🔆的方法；壓(yā)㊙️力法是由(yóu)被測介質(zhi)施加在測(ce)量探頭而(ér)産生壓力(lì)進行測量(liàng)的方法；電(diàn)特性法是(shì)利用被測(cè)介質的電(dian)特性進行(háng)測量的方(fāng)🆚法；輻射法(fǎ)✨采用電磁(ci)頻譜原理(li)技術。

　　前4種(zhong)方法需要(yao)測量儀器(qì)的全部或(huò)一部分部(bu)件與被測(cè)🙇🏻介質(固體(tǐ)或液體物(wu)料)相接觸(chu)才能達到(dao)測量的目(mù)☀️的。從💔長期(qi)來看，物料(liào)粘附物及(jí)沉積物會(huì)對這些機(jī)械🌏部件産(chan)生附着，當(dāng)物料爲腐(fǔ)蝕性或易(yi)産生水鏽(xiu)的介質時(shi)，對儀器精(jīng)度的影響(xiang)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(jīng)度和高可(kě)靠性，這就(jiu)需要有應(ying)用範圍更(geng)大、精度更(geng)🐅高的技術(shù)出現。

　　TOF測量(liàng)原理

　　近幾(jǐ)年來，發展(zhan)較快的是(shì)行程時間(jian)或傳播時(shí)間ToF ( time of flight )測🌍量🈲原(yuan)理，又稱回(huí)波測距原(yuán)理。它是利(lì)用能量波(bo)在空✨間中(zhōng)☀️的傳😘播時(shí)間來🔴進行(háng)度量的一(yī)種方法。能(neng)量波在信(xin)号㊙️源與被(bei)測對象之(zhi)間傳遞，能(néng)量波到達(da)被測🔞對象(xiàng)後被反射(shè)并返❤️回到(dào)探頭上被(bei)接收，屬于(yu)非接🙇‍♀️觸測(cè)距。

　　ToF 測量技(jì)術可以利(li)用的能量(liàng)波有機械(xiè)波(聲或超(chāo)聲波)、電磁(ci)波(通常爲(wèi)K波段或C波(bō)段的微波(bō))和激光(通(tōng)常爲紅外(wài)波段的激(jī)光)，相應的(de)物位計稱(chēng)爲超聲波(bo)物位計、微(wēi)波物位☎️計(jì)和激光物(wu)位計。

　　 雷達(da)物位計分(fèn)類

　　盡管輻(fu)射法物位(wei)計都是采(cai)用ToF測量原(yuán)理，但所采(cǎi)用🐉的能量(liang)波不同時(shi)，信号的反(fǎn)射機理及(ji)在信号處(chù)理等方面(mian)都有很大(dà)的不同。以(yǐ)現在常用(yòng)的超聲波(bo)和微波物(wù)位計爲例(lì)，它們都采(cai)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(shōu)器，但兩種(zhǒng)能量波在(zài)性質、頻率(lü)範圍、反射(shè)方法以及(jí)對于包含(hán)距✔️離信号(hào)的反射波(bo)的處理上(shàng)都有比較(jiao)大的差别(bié)。

　　超聲波物(wù)位計與微(wei)波物位計(jì)的對比

　　電(dian)磁波的波(bō)段從3kHz～3000GHz ，微波(bō)是指頻率(lǜ)爲300MHz～300GHz的電磁(cí)波。在物位(wèi)檢測中，微(wēi)🥵波使用的(de)頻段規定(ding)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(wēi)波;10GHz的頻率(lü)屬于X波段(duan)微波;26GHz的頻(pin)率屬于K波(bo)段📐微波。

　　聲(shēng)波是機械(xie)波，頻率範(fan)圍爲20Hz～20kHz ，因此(ci)，當聲波的(de)振動頻率(lü)高✔️于😍20kHz或低(di)🌈于20kHz時，我們(men)便聽不見(jiàn)了。我們把(bǎ)頻率高于(yu)20kHz 的聲波稱(cheng)爲“超聲🐇波(bo)”。

　　電磁波與(yu)聲波産生(sheng)的原理是(shi)不同的，聲(sheng)波是靠物(wu)質的振動(dong)🈲産生的，在(zai)真空中不(bú)能傳播;而(ér)電磁波是(shì)靠電子的(de)♈振蕩産生(sheng)的，其本身(shēn)就是一種(zhong)物質，傳播(bo)不需要介(jie)質，能在真(zhēn)空中傳播(bo)。這兩種波(bō)在通過不(bu)同的介質(zhì)🙇‍♀️時都會發(fā)生折射、反(fǎn)射、繞射和(hé)散射及吸(xi)☔收等現象(xiang)，物位計正(zheng)是應用這(zhè)種特性來(lai)測量距離(li)的。

　　超聲波(bō)物位計由(you)聲納技術(shu)衍化而來(lai)，其安裝方(fāng)式有頂🌏部(bù)安裝和底(dǐ)部安裝兩(liang)種。早期的(de)超聲物位(wèi)計采用的(de)也🐉是液體(tǐ)導聲，超聲(shēng)探頭安裝(zhuang)在料罐底(di)部外，超聲(sheng)波從底部(bu)傳入，經被(bèi)測液體傳(chuan)播到液面(miàn)，反射後傳(chuan)回探頭。超(chāo)聲波傳播(bo)時間與液(yè)位✨的高低(di)成🤟正比。由(yóu)于超聲波(bō)在各種被(bèi)測介質中(zhong)傳播的聲(shēng)速不同，所(suo)以很難做(zuò)成通用産(chan)品;且料罐(guàn)底部(尤其(qi)是液體料(liao)罐⚽的底部(bù))安裝探🐕頭(tóu)的方法♻️在(zai)實用中往(wang)往也有困(kun)難。因此，在(zài)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(yòng)越來越廣(guang)泛。

　　與超聲(shēng)波物位計(jì)相比，雷達(dá)物位計的(de)微波信号(hao)是在💁不同(tong)介電常數(shù)的分界面(mian)上反射的(de)。微波以光(guang)速傳播，速(sù)度幾乎不(bú)受介質🏒特(tè)性的影響(xiǎng)，傳播衰減(jiǎn)也很小，約(yue)0.2dB/km 。回波信号(hào)強弱很大(dà)程度上取(qǔ)決于被測(cè)液面上的(de)反🌂射情況(kuang)。在被測液(yè)面上的反(fǎn)射率除了(le)取🌈決于被(bèi)測物料的(de)面積和形(xing)狀外，主要(yào)取決于物(wù)料的相對(duì)介電常數(shu)εr。相對介電(dian)常數高，反(fan)射率也高(gao)，得到的回(hui)波強度高(gāo);相對介💃🏻電(dian)常數低，物(wù)料會吸收(shōu)部🔅分微波(bō)能量，回波(bō)強度較低(di)。

　　　近年來，微(wei)電子技術(shu)的滲入大(dà)大促進了(le)新型物位(wei)測量技術(shù)的發展，新(xin)的測量技(jì)術促使物(wu)位測量儀(yí)🌍表産品結(jié)構産生了(le)很大變化(huà)。電池供電(diàn)及無線雷(léi)達式物位(wèi)儀表🚶‍♀️也開(kai)始在市場(chang)🈚上出現。所(suo)有這些技(jì)術上取得(de)的進步以(yi)及不斷下(xia)降的價格(ge)🌈正推動着(zhe)雷達式物(wù)位儀表的(de)不斷🧑🏽‍🤝‍🧑🏻增長(zhǎng)。