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2021年08月17日 | 雷达物位计和超声波物位计的不同原理与选用
2021-08-17 来源：eefocus
雷达物位计和超声波物位计是测量物位的两种重要仪表，广泛用于化工厂、食品加工厂、建材厂、原料厂等工厂内各种罐体、料仓、水池的连续物位测量中，对工业过程进行监控。因二者功能相似，常被相互替换。事实上，二者在应用场合的界限划分并不明确。为帮助用户对二者更好地区分，本文就雷达物位计和超声波物位计的不同原理与选用介绍如下。
雷达物位计
一、两种物位计的不同原理
1、雷达物位计
按工作方式划分，雷达物位计主要分为脉冲式和连续调频式两种。
脉冲式雷达物位计采用微波的原理（发射→反射→接收），由天线发射出的电磁波信号，并在被测物料表面产生反射，反射的回波信号被雷达物位计接收，再计算出发射至接收的行程时间。
连续调频式雷达物位计的工作原理与脉冲式不同，电磁波信号被液面反射后，被同一天线接收，再基于快速傅里叶（FFT）变换的技术原理，将时域中不同频率的信号转变成频域中的频谱，根据发射信号和回波信号之间的频率差与到介质表面的距离成正比，计算出天线到物料表面的距离。
2、超声波物位计
与脉冲式雷达物位计类似，超声波物位计也是利用回波的反射原理，来测量物位的高度，二者的唯一区别为雷达物位计采用的是电磁波，无需传播介质，但是超声波物位计采用的是机械波，其必须借助一定介质才能进行传播，所以当介质的压力、温度、密度、湿度等条件恒定时，超声波在介质中的传播速度是一个常数。
二、两种物位计的选择应用
超声波物位计因其声波的传播速度与传播介质的温度、压力以及被测介质的特性等关系密切，一般用于较为稳定的工况下的物位测量；而雷达物位计选型要综合考虑介质的介电常数、料仓高度、物料形态及稳定性等因素，从而确定其微波频率、波束角以及天线型式。
（1）介电常数
由于电磁波的衰减系数与介质的介电常数的平方根成反比，因此，被测介质的介电常数越大，电磁波的衰减越少，物位计接收到的反射信号也就越强，在该情况下测量物位，选用雷达物位计来更为适合。
（2）测量范围
与雷达物位计相比，超声波物位计的测量量程要短，一般不超15m。因此，在大型或超大型的储罐、塔槽、锅炉等设备的应用场合，雷达物位计更为适合。
（3）产品特性
由于温度和压力对超声波物位计的测量影响较大，一般不可用于压力较高或负压的场合，所以超声波物位计多用于常压容器。而雷达物位计受温度和压力的影响不大，可以用在高温、高压工况下应用。这是因为机械波易受传播介质的影响，能量衰减也相对较大，在气态或者不均匀介质中表现也更为明显。
电磁波的传播性较超声波要强，因此雷达物位计的可使用量程范围也比超声波要大，持别现在采用高频和连续调频技术，使得其量程范围进一步增大。
雷达物位计对环境和介质本身产生的扰动分辨能力更强，也能够更好地消除干扰，使得其能更好地保证测量精度。也正是因为雷达物位计的测量范围更宽广，精度更高，采用的测量技术与仪表构造更为高端、复杂，因此在价格上雷达物位计比超声波物位计更贵，不少用户出于成本考虑，多选用超声波物位计替代雷达物位计。
（4）物料形态及稳定性
当物料为固体或粉末状态时，由于折射、漫散射等影响，使有效的回波减少，杂波干扰增加，这种情况下，不建议选用超声波物位计。但当测量表面会发生波动时，选用雷达物位计也存在有效回波检测困难的问题。
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