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超声波液位计与雷达液位计的区别

作时间:2012-09-24 14:52:36   来源:  作者:

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。

    超声波有盲区,安装时必须计算预留出传感器安装位置与测量液体之间的距离。
    雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液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——雷达液位计到液面的距离
C——光速
T——电磁波运行时间

    雷达液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,雷达液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24V DC供电,容易实现本质安全,精确度高,适用范围更广。
    超声波用的是声波,雷达用的是电磁波,这才是最大的区别。而且超声波的穿透能力和方向性都比电磁波强的多,这就是超声波探测现在比较流行的原因。

主要应用场合的区别:
    超声波和雷达主要是测量原理的不同,而导致他们的不同的运用场合。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。同时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,雷达的精度肯定是比超声波高,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,如6~70米的量程,这时雷达也达不到,只能选超声波!
    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。
    但是不论是雷达还是超声波液位计,在安装过程中都必须注意安装位置,注意盲区。比如安装在罐体上时,不要装在进料口,不要装在人梯附近,离罐壁要有300到500mm的距离,防止回波干扰。在有搅拌,液面波动大的时候也要选择合适的安装方法。总之,没有十全十美的东西。

 

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