對(duì)于非接觸式連續(xù)物位測(cè)量，雷達(dá)和超聲波是#常用的兩種技術(shù)。兩種技術(shù)都用于整個(gè)行業(yè)的相似應(yīng)用，并且兩種類型的設(shè)備都使用相似的原理進(jìn)行物位測(cè)量。但是，每種技術(shù)在不同的應(yīng)用程序中都有不同程度的成功。
本文將比較和對(duì)比用于超聲波和液位測(cè)量的80 GHz雷達(dá)液位計(jì)。用戶在選擇液位測(cè)量技術(shù)時(shí)必須考慮許多變量，本文將討論每種技術(shù)相對(duì)于其中幾種的性能。
技術(shù)如何運(yùn)作
雷達(dá)和超聲波儀器的操作類似。它們都面向下，發(fā)出從產(chǎn)品表面反射的信號(hào)，并且傳感器電子設(shè)備使用飛行時(shí)間來(lái)計(jì)算測(cè)量值。每種技術(shù)使用的信號(hào)的類型和形狀就是它們開始出現(xiàn)分歧的地方。所有雷達(dá)，包括80 GHz雷達(dá)液位計(jì)，都會(huì)發(fā)射無(wú)線電微波，而超聲波發(fā)射器則使用聲波。
雷達(dá)
雷達(dá)微波是電磁波，這意味著信號(hào)不需要介質(zhì)-它可以在真空中傳播。這就是為什么雷達(dá)信號(hào)不受過(guò)程條件（如溫度和壓力）影響的原因。這使雷達(dá)技術(shù)成為跨行業(yè)和應(yīng)用的多功能液位測(cè)量技術(shù)。
使用更高80 GHz頻率的#新雷達(dá)液位計(jì)的波束角非常窄-小至3.6˚。雷達(dá)信號(hào)的大部分能量都集中在一個(gè)較小的區(qū)域，這使雷達(dá)可以避免船內(nèi)的內(nèi)部障礙物，混合器或攪拌器。雷達(dá)光束的出色聚焦還可以#大程度地減少在船內(nèi)反彈的任何其他“噪聲”或不必要的反射。
超音波
超聲波傳感器的聲波是機(jī)械波，這意味著它需要一種介質(zhì)來(lái)傳播，并且在大多數(shù)情況下，該介質(zhì)是容器中的大氣或空氣。信號(hào)的速度取決于其傳播的環(huán)境。聲波以不同的速度傳播，具體取決于空氣溫度，壓力，密度和氣體成分。如果這些屬性中的任何一個(gè)在過(guò)程中發(fā)生變化，都可能導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤，這就是為什么超聲波傳感器更適合在條件幾乎沒(méi)有變化的過(guò)程中進(jìn)行簡(jiǎn)單液位測(cè)量的原因。
超聲波信號(hào)的工作頻率范圍為30 kHz至240 kHz 。與雷達(dá)不同，頻率更多地是測(cè)量范圍的函數(shù)，低頻用于測(cè)量更長(zhǎng)的距離，而高頻用于測(cè)量小距離。一些超聲波傳感器可以將大多數(shù)信號(hào)聚焦到4或5˚的波束角，但是由于聲波的形狀，超聲波傳感器更有可能接收來(lái)自血管內(nèi)部的有害反射。
船只尺寸及構(gòu)造
要開始選擇正確的液位測(cè)量傳感器，用戶必須了解其容器的形狀，尺寸和材料。這樣可以更好地理解傳感器所需的測(cè)量。它還可以確定如何以及在何處安裝傳感器以獲得準(zhǔn)確，可靠的液位測(cè)量。
傳統(tǒng)上，雷達(dá)液位計(jì)已用于較大水箱中的較長(zhǎng)距離的液位測(cè)量，而超聲波傳感器具有較短的距離。但是，隨著技術(shù)的發(fā)展，這些約定已經(jīng)開始消失。超聲波傳感器在小于6英寸的異常小尺寸范圍內(nèi)仍然更加準(zhǔn)確。但是，對(duì)于大多數(shù)小型船舶而言，當(dāng)今的80 GHz雷達(dá)液位計(jì)的性能與超聲波傳感器相當(dāng)。此外，這些新型傳感器的天線較小，并且具有相應(yīng)的小型過(guò)程配件，使其適合于這些小型儲(chǔ)罐。
在具有較長(zhǎng)測(cè)量范圍的大型儲(chǔ)罐中，雷達(dá)和超聲波傳感器均表現(xiàn)良好。但是，使用超聲波傳感器時(shí)，用戶應(yīng)該準(zhǔn)備權(quán)衡。用于遠(yuǎn)距離的低頻超聲傳感器通常需要在水箱頂部有較大的開口。另外，所有超聲波傳感器都有一個(gè)近區(qū)或“死區(qū)”，這實(shí)際上是傳感器附近無(wú)法進(jìn)行測(cè)量的盲點(diǎn)。遠(yuǎn)程超聲波傳感器的附近區(qū)域可能超過(guò)三英尺，而雷達(dá)液位計(jì)使用戶能夠一直測(cè)量到儲(chǔ)罐頂部。
儲(chǔ)罐或容器的結(jié)構(gòu)也可以影響選擇技術(shù)的因素，因?yàn)檫@可以影響傳感器的安裝方式。雷達(dá)信號(hào)可以穿透非導(dǎo)電材料，例如聚乙烯，玻璃纖維和玻璃。這使雷達(dá)液位計(jì)可以通過(guò)塑料容器或觀察鏡進(jìn)行測(cè)量。超聲波傳感器將需要新的過(guò)程連接，而雷達(dá)可以簡(jiǎn)單地安裝在船只上方并以非侵入方式進(jìn)行相同的測(cè)量。
工藝條件
每個(gè)過(guò)程都面臨著獲得準(zhǔn)確的液位測(cè)量的挑戰(zhàn)。穩(wěn)定，可預(yù)測(cè)的條件是過(guò)程工業(yè)中的奢侈品。變化的溫度，泡沫，產(chǎn)品的反射率，灰塵，結(jié)露，積聚和噪音只是獲得準(zhǔn)確的液位測(cè)量的一些潛在障礙。用戶可以根據(jù)自己的任務(wù)找到#佳技術(shù)。
溫度
雷達(dá)液位傳感器不受溫度變化的影響，而超聲波傳感器的精度可能會(huì)發(fā)生巨大變化。為了解決這個(gè)問(wèn)題，超聲換能器具有測(cè)量換能器溫度的能力。但是，如果換能器溫度與產(chǎn)品表面附近的空氣空間有很大差異，則液位測(cè)量將關(guān)閉。
氣體成分
與溫度相似，傳感器和液體表面之間的氣體成分也會(huì)影響超聲傳感器的聲波。聲音的速度因氣體類型而異，可能導(dǎo)致測(cè)量誤差。酸和溶劑產(chǎn)生的蒸汽尤其容易受到影響，并且會(huì)極大地影響超聲設(shè)備的精度。另一方面，無(wú)論空域如何，雷達(dá)微波都以相同的速度傳播，因此測(cè)量結(jié)果將保持不變。
泡沫
泡沫是任何非接觸式液位測(cè)量技術(shù)的另一個(gè)普遍障礙，因?yàn)榕菽瓡?huì)吸收微波和聲波。完全吸收的情況很少見(jiàn)，在那些極端情況下，導(dǎo)波雷達(dá)是用戶#好的選擇。在大多數(shù)使用輕度泡沫的應(yīng)用中，80 GHz雷達(dá)可以通過(guò)泡沫進(jìn)行測(cè)量，就好像它還沒(méi)有在泡沫中一樣。許多超聲制造商對(duì)于同一應(yīng)用將需要立管。
產(chǎn)品反射率
VEGA的80 GHz雷達(dá)液位計(jì)具有很高的靈敏度，甚至可以測(cè)量反射率#高的產(chǎn)品。以前的雷達(dá)液位計(jì)無(wú)法測(cè)量的液體和材料現(xiàn)在可以提供足夠強(qiáng)的信號(hào)，以提供準(zhǔn)確，可靠的液位測(cè)量。與雷達(dá)的電磁波不同，盡管具有反射特性，超聲波的機(jī)械波仍會(huì)在大多數(shù)表面反射。
灰塵，冷凝水和堆積
用戶很少會(huì)在同一應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)灰塵，冷凝水和堆積物，但是這三者對(duì)超聲波傳感器的影響相似。超聲波傳感器發(fā)出的聲波需要一種介質(zhì)才能將能量從一個(gè)地方傳輸?shù)搅硪粋�(gè)地方。空氣中的灰塵為能量傳輸提供了物理屏障，從而削弱了返回信號(hào)的幅度。由于冷凝或積聚，換能器膜片在振動(dòng)以產(chǎn)生信號(hào)時(shí)充當(dāng)介質(zhì)。冷凝或積聚會(huì)從一開始就抑制信號(hào)。但是，某些低頻超聲波傳感器更適合處理這些情況，因?yàn)闄C(jī)械波會(huì)振動(dòng)傳感器表面，使其沒(méi)有水滴或積聚。
雷達(dá)液位計(jì)不受灰塵，凝結(jié)和堆積的影響。VEGA的80 GHz雷達(dá)液位計(jì)中的精密靈敏度軟件會(huì)忽略返回到傳感器的任何信號(hào)過(guò)快，從而消除了由于凝結(jié)和大部分堆積而導(dǎo)致錯(cuò)誤的高電平的可能性。至于空氣中的塵埃，塵埃顆粒的大小為0.5至1.0微米，太小而無(wú)法影響波長(zhǎng)為3.5至4毫米的雷達(dá)微波。這意味著雷達(dá)能夠在#塵土飛揚(yáng)的環(huán)境中的填充和清空周期中繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量。這使雷達(dá)能夠在任何有灰塵，結(jié)露或積聚的應(yīng)用中準(zhǔn)確進(jìn)行物位測(cè)量。
噪聲
在散裝固體應(yīng)用和筒倉(cāng)內(nèi)部，由于掉落的材料會(huì)產(chǎn)生震耳欲聾的環(huán)境，通常會(huì)產(chǎn)生大聲噪音。巨大的噪聲會(huì)產(chǎn)生其他聲波，并且取決于超聲波發(fā)射器的頻率，這會(huì)干擾用于進(jìn)行測(cè)量的聲波。在填充，清空和嘈雜的過(guò)程中，這可能導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤。由于雷達(dá)液位傳感器使用無(wú)線電微波，因此噪聲對(duì)測(cè)量沒(méi)有影響。
結(jié)論
在大多數(shù)物位測(cè)量應(yīng)用中，明智的選擇是在超聲波發(fā)射器上選擇80 GHz雷達(dá)。這并不意味著超聲波傳感器覺(jué)對(duì)不會(huì)過(guò)時(shí)。超聲波設(shè)備是一種經(jīng)濟(jì)高效的非接觸式物位測(cè)量手段，但在變化或困難的環(huán)境中，可靠性或準(zhǔn)確性不如前者。大多數(shù)行業(yè)在穩(wěn)定的環(huán)境中沒(méi)有固定產(chǎn)品的奢侈，這就是為什么80 GHz雷達(dá)液位計(jì)經(jīng)常是#合適的工具的原因。
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