雷达和超声波物位计选型对比分析

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摘 要：简述雷达、超声波两种物位计的原理及基本特性，通过分析各种因素对物位计测量产生的影响，结合热电厂中各物料的自身特性，确定更为合理的物位计选型。

关键词：雷达；超声波；物位检测

1 概述

物位是工业过程监控的重要目标参数，在热电厂内各种罐体、料仓、水池的连续物位测量中，雷达和超声波两种原理的物位计应用广泛。在工程项目设计阶段，设计师们对雷达和超声波物位计的选型依据业主的要求以及自身的经验，故两者在应用场合没有较明确的界限划分。针对这两种物位计的选择应用，作者谈谈自己的看法。

2 原理简述

2.1 雷达物位计

雷达物位计按其工作方式，主要分为脉冲式和连续调频式。

脉冲式雷达物位计，采用微波'发射→反射→接收“的原理：从天线发射出的电磁波信号，在被测物料表面产生反射，反射的回波信号被雷达系统接收，通过电子单元计算出发射至接收的行程时间（t）。因电磁波的物理特性与可见光相似，取光速（c）作为传播速度，进而可换算得出物位值（如图1所示）：L=E-D=E-c.t/2。

连续调频式（FMCW）雷达物位计的测量原理有别于脉冲式，电磁波信号被液面反射后，回波被天线接收，接收到的回波频率与此时发射信号波的频率相比，两者存在差异，此频率差的大小与到液面的距离成正比。如图2所示：

2.2 超声波物位计

与脉冲式雷达物位计相似，超声波物位计也是利用波的反射原理，通过时差法进行物位测量。两者之间的差别仅为雷达采用的为电磁波，其传播无需介质，而超声波物位计采用的为机械波。由于机械波的物理特性决定其传播必须借助一定介质，所以当介质的压力、温度、密度、湿度等条件恒定时，超声波在该介质中的传播速度是一个常数。因此，当超声波发射遇到物面后，传播路径上的介质密度发生变化，超声波被反射，测量超声波从发射到接收所需要的时间，即可换算出超声波通过的路程，从而得到了物位的数据。

3 特性及选型注意事项

3.1 雷达物位计

雷达物位计选型，需综合考虑介质的介电常数、料仓高度、物料形态及稳定性等方面的因素，从而选择确定物位计工作方式、微波频率、波束角以及天线型式。

3.1.1 介电常数

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