物(wu)位測量(liàng)技術發(fa)展
物位(wei)測量技(ji)術經曆(li)了結構(gou)上從機(ji)械式儀(yí)表向電(diàn)子式儀(yí)表發展(zhan)，以及工(gōng)作方式(shi)上由接(jie)觸式向(xiàng)非接觸(chu)式發展(zhǎn)的過程(cheng)。
上圖中(zhōng)，前4種測(cè)量技術(shu)都屬于(yu)接觸式(shì)測量方(fang)法，第5種(zhǒng)輻射法(fǎ)🔅爲非接(jiē)觸測量(liàng)方法。其(qi)中，直視(shi)法是指(zhǐ)眼睛可(ke)以直接(jie)觀測到(dào)介質容(rong)量變化(hua)的一種(zhǒng)方法；測(ce)力法是(shi)指通過(guò)被測介(jie)質對指(zhǐ)☁️示器或(huò)傳感器(qi)等目标(biāo)施加外(wai)力來測(ce)量的方(fang)法；壓力(lì)法是由(yóu)被測介(jiè)質施加(jiā)在測量(liang)探頭而(er)産生壓(yā)力進行(háng)測量的(de)方法；電(diàn)👉特性法(fǎ)是利🏃🏻用(yòng)被測介(jiè)質的電(dian)特性進(jìn)行測量(liàng)的方法(fa)；輻射法(fa)采用電(dian)磁頻譜(pǔ)🏃♂️原理技(jì)術。
前4種(zhǒng)方法需(xu)要測量(liang)儀器的(de)全部或(huo)一部分(fen)部件與(yu)🔴被測🏃介(jiè)質(固👈體(tǐ)或液體(ti)物料)相(xiang)接觸才(cái)能達到(dào)測量的(de)目的。從(cong)長期來(lai)看，物料(liào)粘附物(wu)及沉積(jī)物會對(dui)這些機(ji)械🏃🏻♂️部件(jiàn)産生附(fu)着，當物(wù)料爲腐(fu)蝕👅性或(huò)易産生(sheng)水鏽的(de)介質時(shí)，對儀器(qì)精度的(de)影響将(jiang)更💁加嚴(yán)重。在工(gōng)業生産(chǎn)中，對物(wù)位儀表(biǎo)zui基本的(de)要求是(shi)高精度(du)和高可(kě)靠性，這(zhè)就需要(yao)有應用(yòng)範圍更(gèng)大、精度(du)更高的(de)技術出(chu)現。
ToF 測量技(jì)術可以(yi)利用的(de)能量波(bo)有機械(xie)波(聲或(huò)超聲波(bo)🚩)、電磁⭕波(bo)💋(通常爲(wei)K波段或(huò)C波段的(de)微波)和(hé)激光(通(tong)常爲紅(hóng)🐅外波段(duan)的激光(guang))，相應的(de)物位計(jì)稱爲超(chao)聲波物(wu)👈位計、微(wei)波物位(wèi)計和激(jī)光物位(wei)計。
超聲波(bō)物位計(ji)與微波(bō)物位計(ji)的對比(bi)
電磁波(bo)的波段(duàn)從3kHz～3000GHz ，微波(bo)是指頻(pin)率爲300MHz～300GHz的(de)電磁波(bo)。在物位(wèi)檢測中(zhong)🛀🏻，微波使(shi)用的頻(pin)段規定(ding)在4～30GHz之間(jiān)，典型波(bo)段爲6.3GHz、10GHz 、26GHz。6.3 GHz 的(de)頻率屬(shǔ)于C波段(duan)微波;10GHz的(de)頻率屬(shu)于X波段(duan)微波;26GHz的(de)頻率屬(shu)♍于K波段(duan)微波。
電磁波(bo)與聲波(bō)産生的(de)原理是(shi)不同的(de)，聲波是(shì)靠物✏️質(zhì)的振動(dòng)🛀🏻産生的(de)，在真空(kong)中不能(néng)傳播;而(ér)電磁波(bō)是靠電(dian)子的⚽振(zhèn)蕩産生(sheng)😄的，其本(běn)身就是(shi)一種物(wu)質，傳播(bō)不需要(yào)⛷️介質，能(néng)在真空(kong)中傳播(bo)。這兩種(zhong)波在通(tōng)過不🥰同(tong)的介質(zhì)時都會(hui)發生折(she)射、反射(she)、繞射和(he)散射及(ji)吸收等(děng)現象，物(wu)位計正(zheng)是應📧用(yong)這種特(tè)性來測(ce)量距離(li)的。
超聲(sheng)波物位(wèi)計由聲(sheng)納技術(shù)衍化而(ér)來，其安(ān)裝方式(shi)💛有頂📱部(bù)♈安🔞裝㊙️和(he)底部安(ān)裝兩種(zhong)。早期的(de)超聲物(wù)位計采(cǎi)用的也(ye)是液體(tǐ)導聲，超(chāo)聲探頭(tóu)安裝在(zai)料罐底(di)部💔外，超(chāo)聲波從(cóng)底部傳(chuan)入，經被(bei)測液體(tǐ)傳播到(dào)液面，反(fǎn)射後傳(chuan)回探頭(tou)。超聲波(bo)傳播時(shi)🌈間與液(yè)位的高(gao)低成正(zhèng)比。由于(yu)超聲波(bo)在各種(zhong)被測介(jie)質中傳(chuán)播的聲(shēng)速不同(tong)，所以很(hěn)💘難做成(cheng)通用産(chǎn)品🔱;且料(liao)罐底部(bù)(尤🍓其是(shì)液體料(liào)罐的底(di)部)安裝(zhuāng)探頭的(de)方法在(zài)實用中(zhong)往往也(ye)👨❤️👨有困難(nan)。因此，在(zai)實際工(gōng)業過程(cheng)中，利用(yong)空氣作(zuo)爲導聲(shēng)介質🈲的(de)頂部安(an)裝應用(yong)越來越(yue)廣泛。
與(yu)超聲波(bō)物位計(ji)相比，雷(léi)達物位(wèi)計的微(wēi)波信号(hào)是在不(bú)同㊙️介電(dian)🛀🏻常數的(de)分界面(mian)上反射(she)的。微波(bo)以光速(sù)傳播，速(sù)度幾乎(hū)不受介(jie)質👣特性(xing)的影響(xiang)，傳播衰(shuai)減也很(hen)小，約0.2dB/km 。回(huí)波信号(hào)強弱很(hěn)大程度(dù)上取決(jue)于被測(cè)液面上(shàng)的反🧡射(she)情況。在(zai)被測液(ye)面上的(de)反射率(lǜ)除了取(qu)決于被(bèi)測物料(liao)的面積(ji)和🈲形狀(zhuang)外，主要(yao)取決于(yú)物料的(de)相對介(jie)電常數(shù)εr。相對介(jiè)電常數(shù)高，反射(she)率也高(gāo)，得到的(de)回波💋強(qiang)度高;相(xiang)對介電(diàn)常數低(di)🙇♀️，物料會(huì)吸收部(bu)分🔞微波(bo)能量，回(huí)波強度(dù)較低。
近(jìn)年來，微(wei)電子技(jì)術的滲(shen)入大大(da)促進了(le)新型物(wù)位測🍓量(liang)技術的(de)發展，新(xin)的測量(liang)技術促(cu)使物位(wèi)測量儀(yi)表産品(pǐn)結構産(chan)生了很(hěn)大變化(hua)。電池供(gong)電及無(wú)線雷達(dá)式物🍓位(wei)儀表也(ye)開始在(zai)市場🌈上(shang)出現。所(suǒ)有這些(xie)技術上(shàng)取得的(de)進步以(yi)及不斷(duàn)下降的(de)價格正(zhèng)推動着(zhe)雷達式(shì)物位儀(yí)表的不(bú)斷增長(zhang)。
