雷達(dá)物位計(jì)(Radar Level Meter)中的雷達(dá)是英文Radio Detection and Raging(無線電檢測與測距)首字母的縮寫詞,由于是向被測目標(biāo)發(fā)射微波來計(jì)算物位距離,因此又被稱為微波物位計(jì)。超聲波液位計(jì)與雷達(dá)物位計(jì)一樣屬于非接觸式測量儀表,但是其由向被測目標(biāo)發(fā)射超聲波脈沖來計(jì)算物位距離的,屬于微處理器控制的數(shù)字液位儀表。超聲波液位計(jì)與雷達(dá)物位計(jì)還有什么不同之處嗎?當(dāng)然有,先由電磁波說起。
電磁波的波段一般在范圍3kHz”3000GHz內(nèi),波段較寬,而微波則是指頻率為300MHz~300CHz的電磁波。在物位測量儀器儀表中,微波使用的頻段約在4~30GHz之間,其中,波段為5.8GHz、10GHz、24GHz與5.8GHz的頻率屬于c波段微波;波段為10GHz的頻率屬于x波段微波;波段為24GHz的頻率屬于K波段微波。與電磁波不同,聲波屬于機(jī)械波,頻率范圍在20Hz~20kHz之間。若聲波的振動(dòng)頻率高于20kHz或低于20kHz時(shí),屬于人耳是無法識(shí)別的范疇,因此頻率高于20kHz的聲波被稱為“超聲波”。電磁波與聲波不僅頻率不同,他們之間的原理是不同的。對于聲波而言,它的產(chǎn)生必須依靠物質(zhì)振動(dòng),且在真空中不能傳播;電磁波則是靠電子的振蕩產(chǎn)生的,由于它本身就屬于物質(zhì),因此傳播不需要介質(zhì),而且可以在真空中傳播。電磁波與聲波的共同點(diǎn)是,當(dāng)它們遇到不同的介質(zhì)時(shí)都會(huì)發(fā)生折射、反射、繞射和散射及吸收等現(xiàn)象,超聲波液位計(jì)與雷達(dá)物位計(jì)正是利用這種現(xiàn)象來測量物位距離的。
超聲波液位計(jì)的工作理論實(shí)際上源于聲納技術(shù)。較早前的超聲液位計(jì)利用液體導(dǎo)聲,將超聲波換能器,即探頭,安裝在料罐底部,使得超聲波從底部發(fā)射,經(jīng)過液體介質(zhì)傳播到其液面,然后被反射回?fù)Q能器。這種將超聲波液位計(jì)安裝在料罐底部的測量方法雖然可行,但實(shí)用性很低,因?yàn)槌暡ㄔ诓煌谋粶y介質(zhì)中傳播的速度也有所不同,測量數(shù)據(jù)難免會(huì)有偏差;且料罐底部安裝探頭的方法也有很大程度上的安裝難度。因此,人類認(rèn)識(shí)到超聲波液位計(jì)利用空氣作為導(dǎo)聲介質(zhì)的便捷性,開始逐漸將其安裝在料罐頂部,大大的提升了其工作效率,超聲波液位計(jì)的聲波信號(hào)是在不同聲阻率(聲阻率=物料密度x聲速)的界面上完成反射的。由于空氣和物料的密度不同,它們的聲阻率也不同。但是,由于超聲波是機(jī)械波,當(dāng)在空氣中傳播時(shí),其波長小于17mm,且傳播速度受溫度影響(如當(dāng)溫度為0℃時(shí),聲速為331.6m/s;當(dāng)溫度為20℃時(shí),聲速為344m/s),因此,一款超聲波液位計(jì)要成為一個(gè)應(yīng)用廣泛的成熟產(chǎn)品,必須擁有溫度補(bǔ)償技術(shù):計(jì)為Uson-11超聲波液位計(jì)是一種經(jīng)濟(jì)型液位測量儀表,配有**的溫度補(bǔ)償技術(shù),且采用微處理器程序控制以及智能信號(hào)處理技術(shù)以及特殊的回波處理方式,有效避免虛假回波。此外,整機(jī)防護(hù)等級(jí)高達(dá)IP66,測量結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。與超聲波液位計(jì)相比,雷達(dá)物位計(jì)的微波信號(hào)是在不同介電常數(shù)的分界面上完成反射的。介電常數(shù)是代表絕緣能力特性的系數(shù),一般用E表示,會(huì)隨溫度和介質(zhì)中傳播的電磁波的頻率變化而變化。通常,介電常數(shù)越大,則對電荷的束縛能力越強(qiáng);介電常數(shù)越小,則絕緣性煎好。
雷達(dá)物位計(jì)的微波信號(hào)以光速傳播,速度幾乎不受介質(zhì)特性的影響,傳播衰減也十分小,約為0.2dB/km。但是,回波信號(hào)的強(qiáng)弱與被測液面的反射情況息息相關(guān)??梢哉f,被測液面上的反射率除了與被測物料的面積和形狀有關(guān)外,主要取決于物料的相對介電常數(shù)(Er)。若相對介電常數(shù)高,則反射率也高,得到的回波強(qiáng);若相對介電常數(shù)低,則物料會(huì)吸收部分微波能量,回波弱。如今市面上大多數(shù)雷達(dá)液位的被測物料相對介電常數(shù)Er>4,但對于低介電常數(shù)的物料來說,就需要增設(shè)波導(dǎo)管來增強(qiáng)回波信號(hào),或者只能選用測量下限為Er>2的高端型雷達(dá)。
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