液位是工業(yè)過程監(jiān)控的重要目標參數(shù)之一。在各種罐體、料倉、水池等的連續(xù)液位測量中，由于現(xiàn)場工況的多樣性，很難有一款能滿足所有工況的液位儀表。

　　其中，在非接觸式測量儀器中，雷達和超聲波液位計被廣泛使用。那么，雷達液位計和超聲波液位計有什么區(qū)別呢？兩個測量原理是什么？雷達液位計和超聲波液位計的優(yōu)點有哪些？

　　今天，就這些問題，我就給大家講解一下這兩個水平儀。

　　超聲波液位計

　　我們一般把聲波頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波。超聲波是機械波的一種，即機械振動在彈性介質中的傳播過程。其特點是頻率高、波長短、衍射現(xiàn)象小。方向性好，可以成射線，定向傳播。

　　超聲波在液體和固體中的衰減很小，所以穿透能力強，尤其是在不透光的固體中，超聲波可以穿透幾十米長，遇到雜質或界面會有明顯的反射.物質層面就是利用了它的這個特性。

　　在超聲檢測技術中，無論是哪種超聲儀器，都需要將電能轉化為超聲波，然后再將其接收回來，轉化為電信號。完成這一功能的裝置稱為超聲波換能器，也稱為探頭。

　　工作時，超聲波換能器置于被測物體上方，向下發(fā)射超聲波。超聲波穿過空氣介質，遇到被測物體表面時被反射回來。它被換能器接收并轉換成電信號。電子檢測部分檢測到該信號后，將其轉化為料位信號顯示輸出。

　　雷達液位計 與超聲波液位計相同的工作方式，雷達液位計也采用發(fā)射-反射-接收工作方式。不同的是，雷達超聲波液位計的測量主要依靠超聲波換能器，而雷達液位計則依靠和天線。

　　超聲波液位計使用的是機械波，而雷達液位計使用的是超高頻（幾G到幾十G赫茲）的電磁波。電磁波以光速傳播，傳播時間可以通過電子元件轉換成電平信號。

　　另一種常見的雷達液位計是導波雷達液位計。

　　導波雷達液位計是一種基于時域反射（TDR）原理的雷達液位計。雷達液位計的電磁脈沖以光速沿鋼纜或探頭傳播。當遇到被測介質表面時，雷達將液位計的部分脈沖反射形成回波，并沿同一路徑返回脈沖發(fā)射器。變送器與被測介質表面的距離與脈沖的傳播時間成正比，從而計算出液位。

　　影響超聲波液位效應的因素 傳感器發(fā)出的超聲波碰到被測介質時會發(fā)生反射，反射回波的好壞反映了物位計的應用效果。 回波質量定義為最小回波幅度（最差條件下的回波幅度）到噪聲幅度（虛假回波、多徑反射回波等的幅度）。回波質量值越大，電平表的應用效果越好。

　　1、傳輸介質越穩(wěn)定越好傳輸 超聲波是一種機械波。機械波在傳播過程中受傳播介質穩(wěn)定性的影響。例如：有一池水。風平浪靜的時候，往池塘里扔石頭，就能看到水波蕩漾。大風吹得池水泛起漣漪，往池里扔一塊大石頭，幾乎看不到水波。

　　引起空氣波動的因素有很多，如：灰塵、氣浪、蒸汽、物料流等都會引起空氣波動，降低回波質量，影響測量結果。

　　2、被測介質表面越光滑，聲阻抗越大，越有利于反射回波

　　測量固體時，被測表面是不平整的，具有一定的休止角。這種情況下的反射波是漫反射波。由于反射與波長有關，因此只有當反射表面的尺寸與波長相當或大于波長時才會發(fā)生反射。

　　顯然，工作頻率越高，波長越小，對于更小的材料，更容易發(fā)生漫反射。例如頻率為10kHz的機械波在空氣中的波長

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　　料位是水泥行業(yè)生產(chǎn)過程中的主要測量參數(shù)之一。與其他行業(yè)不同，在水泥行業(yè)，主要是固體物料的料位測量，很少有液位測量。固體物質有塊狀、顆粒狀、粉末狀等多種類型。這些材料的介電常數(shù)、體積密度、溫度和水分含量也不同。接觸式測量是以往測量料位的主要手段，如電容式、重錘式、音叉式、電阻旋轉式等測量方式。由于測量時儀器與物料是接觸的，所以在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種問題，如電容器的掛料；重錘的破錘和埋錘；音叉的堵料等，日常維護量很大。到20世紀90年代，水泥行業(yè)開始使用非接觸式物位測量。較早成熟的非接觸式測量技術有超聲波技術和核輻射技術（γ射線）。核輻射技術因其放射源而在應用上受到限制。限制。

　　超聲波技術近年來發(fā)展迅速，是目前應用最廣泛的非接觸式測量方法，尤其是在液位測量方面。水泥廠超聲波物位測量已廣泛應用于原料調配庫、原煤庫、熟料庫等，但超聲波必須借助介質傳播。空氣溫度、濕度、元件等的變化都會影響超聲波傳播速度，空氣中的灰塵也會使超聲波傳播信號衰減；目前的超聲波物位測量僅用于測量塊狀或顆粒狀物料。對于粉倉料位的測量，由于卸料時粉倉料位表面非常松散，超聲波信號衰減較大，因此目前尚無粉倉料位測量成功的先例。

　　20世紀90年代后期，在過程檢測領域出現(xiàn)了一種高性能、格的微波液位計，即雷達液位計。所謂微波，就是頻率范圍為300MHz～300GHz，微波傳播速度為3×108m/s的電磁波。如果頻率設置為5.8GHz，大氣中的波長約為52mm，其穿透力強，傳播速度不受粉塵、蒸汽和介質成分的影響，傳播衰減很小；除電常數(shù)ε>1.8外，材料的溫度、壓力和密度幾乎不影響其準確測量；現(xiàn)有雷達液位計的天線設計和外形保證了回波的能量；此外，現(xiàn)場調試也非常簡單。通過專用軟件，可以快速找到正確的回波并立即轉換為電平值。由于與超聲波液位計相比具有更優(yōu)越的性能，近年來，雷達液位計迅速、大批量進入過程檢測儀表市場，廣泛應用于各行各業(yè)。在水泥行業(yè)中，液位測量領域幾乎被雷達液位計占據(jù)。據(jù)統(tǒng)計，近年來，近90%的大型水泥廠、粉磨站的各種庫房、庫房都采用了各類雷達物料。該位置計也已成功應用于云南紅塔滇西水泥公司3條水泥生產(chǎn)線的8個水泥倉，與其他儀表組成一個新的FCS系統(tǒng)。

　　雷達料位測量原理及主要技術因素

　　雷達液位計利用回波測距原理。發(fā)射天線向被測目標發(fā)射微波，接收天線接收被測目標的微波。信號處理器將發(fā)射信號與接收信號進行比較，計算測量距離，并計算出相應的電平值。

　　微波脈沖傳播時間t由下式確定：t= 2a/c (1)

　　式中：a——天線到待測目標的距離；c——微波傳播速度（光速）。

　　由于微波在傳播路徑上存在衰減和干擾反射，因此測量的關鍵是能否接收到反射回波并識別出有效回波。接收到的回波能量Pk可以用簡化的雷達方程表示如下：Pk=PτxCxGiGtGr/r4 (2)式中：Pτ——天線輻射功率；C——經(jīng)驗系數(shù)，由經(jīng)驗決定；Gi——由介電特性和目標表面面積決定的反射增益；Gt、Gr——天線發(fā)射和接收效率；r——天線與目標之間的距離。

　　由式（2）可知，接收到的回波能量與天線的發(fā)射和接收效率以及天線的輻射功率有關，因此雷達物位計的天線設計和形狀很關鍵，現(xiàn)有天線除了喇叭天線（喇叭口）棒狀天線外，還有平面天線和拋物面天線。對于介電常數(shù)小的材料，采用電纜作天線或安裝波導。電纜和波導延伸到倉庫或倉庫的底部。傳輸發(fā)送和接收的電磁波，增強回聲