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超声波液位计和雷达物位计的区别及应用
点击次数:128 发布时间:2021-06-25

一、原理的区别

 

    超声波液位计的原理

 

我们一般把声波频率超过20kHz的声波称为超声波,超声波是机械波的一种,即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程,它的特征是频率高、波长短、绕射现象小,另外方向性好,能够成为射线而定向传播。超声波在液体、固体中衰减很小,因而穿透能力强,尤其是在对光不透明的固体中,超声波可穿透几十米的长度,碰到杂质或界面就会有显著的反射,超声波测量物位就是利用了它的这一特征。

 

在超声波检测技术中,不管那种超声波仪器,都必须把电能转换超声波发射出去,再接收回来变换成电信号,完成这项功能的装置就叫超声波换能器,也称探头。将超声波换能器置于被测液体上方,向下发射超声波,超声波穿过空气介质,在遇到水面时被反射回来,又被换能器所接收并转换为电信号,电子检测部分检测到这一信号后将其变成液位信号进行显示并输出。

 

由超声波在介质中传播原理可知,若介质压力、温度、密度、湿度等条件一定,则超声波在该介质中传播速度是一个常数。因此,当测出超声波由发射到遇到液面反射被接收所需要的时间,则可换算出超声波通过的路程,即得到了液位的数据。

 

 雷达物位计的原理

 

雷达物位计用发射—反射—接收的工作模式。雷达物位计的天线发射出电磁波,雷达波以光速运行。这些波经被测对象表面反射后,再被天线接收,电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比,关系式如下:

D=CT/2

式中  D——雷达物位计到液面的距离

C——光速

T——电磁波运行时间

 

雷达物位计记录脉冲波经历的时间,而电磁波的传输速度为常数,则可算出液面到雷达天线的距离,从而知道液面的液位。

 

在实际运用中,雷达物位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计,功耗大,须采用四线制,电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计,功耗低,可用二线制的24VDC供电,容易实现本质安全,精确度高,适用范围更广。

 

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超声波用的是声波,雷达用的是电磁波,这才是最大的区别。

 

雷达是鉴于被测物质的介电常数的;超声波是鉴于被测物质的密度的。

 

二、主要应用场合的区别

 

由于超声波和雷达测量原理的不同,从而导致他们的运用场合的不同。雷达是鉴于被测物质的介电常数的,而超声波是鉴于被测物质的密度的。所以介电常数很低的物质雷达的测量效果就要打折扣,对于固体物质一般也推荐用超声波。雷达发射的是电磁波,不需要传播媒介,而超声波是声波,是一种机械波,是需要传播媒介的。另外波的发射方式元件不同,如超声波是通过压电物质的振动来发射的,所以它不可能用在压力较高或负压的场合,一般只用在常压容器。而雷达可以用在高压的过程罐。雷达的发射角度比超声波大,在小容器或瘦长的容器不推荐用非接触式雷达,一般推荐导波雷达。最后就是精度的问题,当然了,雷达的精度肯定比超声波高,在储罐上肯定是用高精度雷达的,而不会选超声波。至于价格方面,一般情况下超声波比雷达低,当然一些大量程的超声波价格也是很高的。

 

声波的传输是需要媒介的,所以在真空中就不能传播。所以超声波在现实应用中的局限性还是很大的,与雷达比起来多有不足。首先,超声波物位计有温度限制,一般探头处温度不能超过80度,并且声波速度受温度影响很大。其次,超声波物位计受压力影响很大,一般有求0.3MPa以内,因为声波要靠振动来发出,压力太大时发声部件会受影响。第三,当测量环境中雾气或粉尘很大时将不能很好的测量。凡此种种,都限制了超声波物位计的应用。与之相比,雷达的是电磁波,不受真空度影响,对介质温度压力的适用范围又很宽,随着高频雷达的出现,其应用范围就更加广泛了,所以在物位测量中,雷达是一个非常好的选择。

 

综上所述,超声波液位计和雷达物位计的区别见下表:

 

 

超声波液位计

雷达物位计

原理

路程=速度*时间

路程=速度*时间

发射波

声波

电磁波

发射角

较大

较小

介质要求

介质密度

介质介电常数

精度

量程

温度

-40~80

-40~300

压力

0~0.3MPA

-0.1~4MPA

测量环境

只能在纯净的空气中传播

无限制

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