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2021年09月18日 | 超声波液位计与雷达物位计异同详述
2021-09-18 来源：eefocus
雷达物位计（RadarLevelMeter）中的雷达是英文RadioDetectionandRaging（无线电检测与测距）首字母的缩写词，由于是向被测目标发射微波来计算物位距离，因此又被称为微波物位计。超声波液位计与雷达物位计一样属于非接触式测量仪表，但是其由向被测目标发射超声波脉冲来计算物位距离的，属于微处理器控制的数字液位仪表。超声波液位计与雷达物位计还有什么不同之处吗？当然有，先由电磁波说起。
电磁波的波段一般在范围3kHz~3000GHz内，波段较宽，而微波则是指频率为300MHz~300CHz的电磁波。在物位测量仪器仪表中，微波使用的频段约在4~30GHz之间，其中，波段为5.8GHz、10GHz、24GHz与5.8GHz的频率属于C波段微波；波段为10GHz的频率属于X波段微波；波段为24GHz的频率属于K波段微波。
与电磁波不同，声波属于机械波，频率范围在20Hz~20kHz之间。若声波的振动频率高于20kHz或低于20kHz时，属于人耳是无法识别的范畴，因此频率高于20kHz的声波被称为“超声波”。
电磁波与声波不仅频率不同，他们之间的原理是不同的。对于声波而言，它的产生必须依靠物质振动，且在真空中不能传播；电磁波则是靠电子的振荡产生的，由于它本身就属于物质，因此传播不需要介质，而且可以在真空中传播。电磁波与声波的共同点是，当它们遇到不同的介质时都会发生折射、反射、绕射和散射及吸收等现象，超声波液位计与雷达物位计正是利用这种现象来测量物位距离的。
超声波液位计的工作理论实际上源于声纳技术。较早前的超声液位计利用液体导声，将超声波换能器，即探头，安装在料罐底部，使得超声波从底部发射，经过液体介质传播到其液面，然后被反射回换能器。这种将超声波液位计安装在料罐底部的测量方法虽然可行，但实用性很低，因为超声波在不同的被测介质中传播的速度也有所不同，测量数据难免会有偏差；且料罐底部安装探头的方法也有很大程度上的安装难度。因此，人类认识到超声波液位计利用空气作为导声介质的便捷性，开始逐渐将其安装在料罐顶部，大大的提升了其工作效率。
超声波液位计的声波信号是在不同声阻率（声阻率=物料密度X声速）的界面上完成反射的。由于空气和物料的密度不同，它们的声阻率也不同。但是，由于超声波是机械波，当在空气中传播时，其波长小于17mm，且传播速度受温度影响（如当温度为0℃时，声速为331.6m/s；当温度为20℃时，声速为344m/s），因此，一款超声波液位计要成为一个应用广泛的成熟产品，必须拥有温度补偿技术。
计为Uson-11超声波液位计是一种经济型液位测量仪表，配有国际先进的温度补偿技术，且采用微处理器程序控制以及智能信号处理技术以及特殊的回波处理方式，有效避免虚假回波。此外，整机防护等级高达IP66，测量结果准确、可靠。
与超声波液位计相比，雷达物位计的微波信号是在不同介电常数的分界面上完成反射的。介电常数是代表绝缘能力特性的系数，一般用ε表示，会随温度和介质中传播的电磁波的频率变化而变化。通常，介电常数越大，则对电荷的束缚能力越强；介电常数越小，则绝缘性愈好。
雷达物位计的微波信号以光速传播，速度几乎不受介质特性的影响，传播衰减也十分小，约为0.2dB/km。但是，回波信号的强弱与被测液面的反射情况息息相关。可以说，被测液面上的反射率除了与被测物料的面积和形状有关外，主要取决于物料的相对介电常数（εr）。若相对介电常数高，则反射率也高，得到的回波强；若相对介电常数低，则物料会吸收部分微波能量，回波弱。如今市面上大多数雷达液位的被测物料相对介电常数εr＞4，但对于低介电常数的物料来说，就需要增设波导管来增强回波信号，或者只能选用测量下限为εr＞2的高端型雷达。
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史海拾趣
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