（已结束）2011-02-13-工控擂台-超声波和雷达液位计的选型？ 点击：5096 | 回复：18
在选型时，如果确定选择超声波还是雷达液位计合适？它们的适用场合有何不同？在选型时需要注意什么？
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物位仪表在选型时，与压力、流量等仪表有很大不同。物位测量的现场工况千差万别，很难设计出能满足所有工况应用的物位仪表。
在非接触式物位测量仪表中，超声波物位计和雷达物位计是两大主流仪表。这两类仪表各有特点，只有充分了解仪表特点及应用条件，才能做到选型合理，充分利用仪表的测量性能。
超声波物位计
传感器发出的超声波碰到被测介质被反射，反射回波的质量反映了物位计应用效果。回波质量定义为最小回波幅度（在最恶劣条件下回波幅度）比最大噪声幅度（虚假回波、多径反射回波等的幅度）。回波质量数值越大，物位计应用效果好。
超声波物位计工作频率及测量性能：传感器高频(40-70KHz)工作时，传感器的尺寸小，盲区小，方向性好，精度高，但其声波衰减快，传播介质（空气）波动时穿透性差，测距较小。传感器低频(10-20KHz)工作时，传感器尺寸大，盲区大，方向性不好，精度低，其优势是声波衰减慢，传播介质（空气）波动时穿透性较好，测距稍远。
超声波的回波强度主要受以下两个因素影响：
１.传播介质越稳定越有利于传播。
2.被测介质表面越平整，声阻抗越大（越硬）越有利于反射回波。
综上述，考虑现场工况时，应特别注意两个方面：换能器到被测介质间的空气状态和被测介质的表面状态。
雷达物位计
非接触物位测量中，雷达技术的应用近年来获得快速发展。超声波物位计中换能器是眼睛，而雷达物位计中高频头和天线是眼睛，回波处理是物位计的大脑。雷达物位计继承了超声波物位计的回波处理技术。
雷达物位计发出的电磁波碰到被测介质被反射，反射回波的质量反映了物位计应用效果。回波质量定义为最小回波幅度（在最恶劣条件下回波幅度）比最大噪声幅度（虚假回波、多径反射波等的幅度）。回波质量数值越大，物位计应用效果越好。
传播介质介电常数越稳定越有利于传播。雷达波是电磁波，电磁波在传播过程中不受传播介质稳定程度的影响，只与其介电常数有关。这是雷达技术与超声波技术的重大区别。
所以考虑现场工况时，应特别注意这两个方面：（1）天线到被测介质间空气介电常数的分布（2）被测介质的表面状态及其介电常数。
雷达物位计的优点是：不受空气波动影响，随距离衰减小，穿透力强。
综合以上的介绍，在选择液位计时，超声波用的是声波，雷达用的是电磁波，这才是最大的区别。而且超声波的穿透能力和方向性都比电磁波强的多，这就是超声波探测现在比较流行的原因。还有就是雷达物位计价格高。
超声波用的是声波，雷达用的是电磁波，这才是最大的区别。而且超声波的穿透能力和方向性都比电磁波强的多，这就是超声波探测现在比较流行的原因。我虽然接 触超声波不多，但是对这么原理还是很清楚的。 超声波检测是指用超声波来检测材料和工件、并以超声波检测仪作为显示方式的一种无损检测方法。工业上无损检测的方法之一。超声波进入物体遇到缺陷时，一部 分声波会产生反射，发射和接收器可对反射波进行分析，就能异常精确地测出缺陷来．并且能显示内部缺陷的位置和大小，测定材料厚度等
超声波液位计作为液位测量仪表，有其独特的优点。1)非接触测量。这样可以测量很多含酸碱或很多对卫生要求很严格的介质。2)测量精度高。3)操作简单。4)界面直观等。
选择合适的超声波液位计，主要考虑下边几个参数：
1、池子的深度或罐体的高度。这个深度或高度就是最大量程。
2、工作方式。是直接接仪表还是其他设备，该设备可以接受什么信号输入。二线制，三线制，四线制信号输出方式。
3、电源方式。现场可以提供什么电源，是220VAC还是可以提供24VDC。必须明白二线制只能在24VDC下输出。
4、现场环境情况。现场测量的介质不同，对超声波传感器探头的要求是不同的。
5、是否需要控制其他设备。超声波液位计可以加2路继电器。
以上几点考虑到，基本可以选定超声波液位计的型号了。
雷达液位计
雷达波的原理及技术性能：雷达波是一种特殊形式的电磁波，雷达液位计利用了电磁波的特殊性能来进行液位检测。电磁波的物理特性与可
见光相似，传播速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射，被测介质导电
性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。雷达波的频率越高，发射角越小，单位面积上能量（磁通量或场强）越大，波的衰减越小，
雷达料位计的测量效果越好。
雷达液位计的基本原理：雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，
再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：D=CT/2式中 D——雷达液位计到液面的距离C——光速T——电
磁波运行时间雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。在实际
运用中，雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。 雷达液位计采用非接触式测量方法。目前较成熟的非接触测量技术有超声波、核辐射和微波。而在化工、石化等过程工业领域，由于被测介质普遍存在高温、高压、腐蚀、挥发、冷凝等复杂工况，且对测量仪表有防爆要求。相比与超声波，微波传播的自身特点决定了雷达液位计的使用优势：
1） 定向传播。
2） 准光学特性。
3） 传输特性好。
4） 介质对微波吸收与介质的介电常数成比例。
由其自身特性决定，雷达液位计在使用上具有以下优势：
1） 连续准确测量：由于雷达液位计不与被测介质接触，且受温度、压力、气体等影响非常小。
2） 维护方便，操作简单：雷达液位计具有故障报警及自诊断功能。
3） 适用范围广：非接触式测量，方向性好，传输损耗小，可测介质多。
4） 安装简单：在各行业应用中，雷达液位计可直接安装到储罐顶部，安装十分简单。
超声波和雷达液位计检测时都不接触被测介质。超声波用的是声波，雷达用的是电磁波。超声波的穿透能力和方向性都比电磁波强的多。
一：适用场合：
1： 雷达液位计
雷达物位计适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量，适用于温度、压力变化大；有惰性气体及挥发存在的场合。采用微波脉冲的测量方法，并可在工业频率波段范围内正常工作。波束能量较低，可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对人体及环境均无伤害。
2：超声波液位计
采用非接触的测量，被测介质几乎不受限制，可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。
二：选型时注意事项：
1：选型超声波液位计，主要考虑以下几方面：
a、高度：池子的深度或罐体的高度就是最大量程。
b、工作方式：是直接接仪表还是其他设备，该设备可以接受什么信号输入。二线制，三线制，四线制信号输出方式。
c、电源方式：现场可以提供什么电源，是220VAC还是直流DC24v。
d、现场环境：测量的介质不同，对超声波传感器探头的要求是不同的。
e、是否需要控制其他设备。超声波液位计可以加两路继电器。
2：选型雷达液位计，主要考虑以下几个方面：
a、" n罐形式: 拱顶罐、内浮顶罐、 外浮顶罐、球罐、 卧罐 7 R, _8 V: B1 I+ y
b、防爆要求: 隔爆、本安、 其它
c、测量高度: . F q! P# T4 f$ {/ t
d、安装方式： 罐顶开口、 罐内导波管、 罐旁连通管、 其它
e、测量方式: 非接触式、 导波(缆式)雷达、 其它
f、测量精度(毫米): +/-0.5、 +/-1、 +/-3、 +/-5、 +/-10
g、仪表类型: 四线制、 两线制 4 z5 q B* n9 P5 k# B1 W* k3 h3 p# \+ W
h、供电要求: DC24V、AC220V、 其它
9、输出信号: 工业总线、4~20mA + HART、 其它
超声波液位计
传感器发出的超声波碰到被测介质被反射，反射回波的质量反映了物位计应用效果。回波质量定义为最小回波幅度（在最恶劣条件下回波幅度）比最大噪声幅度（虚假回波、多径反射回波等的幅度）。回波质量数值越大，物位计应用效果越好。
超声波物位计工作频率及测量性能：传感器高频(40-70KHz)工作时，传感器的尺寸小，盲区小，方向性好，精度高，但其声波衰减快，传播介质（空气）波动时穿透性差，测距较小。传感器低频(10-20KHz)工作时，传感器尺寸大，盲区大，方向性不好，精度低，其优势是声波衰减慢，传播介质（空气）波动时穿透性较好，测距稍远。
超声波的回波强度主要受以下两个因素影响：
１.传播介质越稳定越有利于传播。
超声波是机械波。机械波在传播过程中会受到传播介质稳定程度的影响。例如：有一池塘水，当风平浪静时， 往池塘中扔一石子就可看到水波纹，当大风使池塘水起波浪时，往池塘中扔很大的石头都难看到水波纹。引起空气波动因素很多，如：粉尘，气浪，蒸汽，料流等都会引起空气波动，降低回波质量，影响测量效果。当粉尘，气浪等现象严重时，建议用低频超声波物位计来测量。
2.被测介质表面越平整，声阻抗越大（越硬）越有利于反射回波。
在固体测量时，被测表面都是不平的，有一定的安息角。在这种条件下的反射波是漫反射波。由于反射与波长有关，当反射面的线度可与波长相比时或更大时，才能发生反射。显然，工作频率越高，其波长越小，对于较小的物料，更易于发生漫反射。例如，频率为10KHz的机械波在空气中的波长是34mm，大多数情况下，物料的线度都不会有这么大。此外，低频工作时，发射波的开角大，回波就会很宽。这时测得的数据也就不准了，有时会差几百毫米甚至1米或更多。因此，测量颗粒较小的固体料位，建议使用高频超声波物位计。
综上述，考虑现场工况时，应特别注意两个方面：换能器到被测介质间的空气状态和被测介质的表面状态。
超声波物位计的选择：
１.换能器
生产商给出的最大量程一般是在实验室条件下才能达到。实际应用时，选择量程时，要留有余量。应确保测量距离为仪表最大量程的0.3-0.5倍。最好有应用案例。
２.控制表
应选择有回波显示功能的控制表。由于物位测量工况的不确定性，物位计的工作性能仅用数字表示是不够的。回波显示是将换能器到被测介质之间全过程的回波显示出来。盲区附近的波形状况，真实回波、虚假回波以及杂散噪声的幅度、宽度以及信噪
雷达液位计
雷达液位计发出的电磁波碰到被测介质被反射，反射回波的质量反映了物位计应用效果。回波质量定义为最小回波幅度（在最恶劣条件下回波幅度）比最大噪声幅度（虚假回波、多径反射波等的幅度）。回波质量数值越大，物位计应用效果越好。
回波强度主要受以下因素影响
传播介质介电常数越稳定越有利于传播。雷达波是电磁波，电磁波在传播过程中不受传播介质稳定程度的影响，只与其介电常数有关。这是雷达技术与超声波技术的重大区别。
被测介质表面越平整，其介电常数越大越有利于回波反射。
所以考虑现场工况时，应特别注意这两个方面：（1）天线到被测介质间空气介电常数的分布（2）被测介质的表面状态及其介电常数。（3）现场安装的位置。（4）现场的温度要求
不管超声波和雷达液位计的测量原理不同，其都是通过介质的液面反射会的信号与发射时的时间差进行处理来确定介质的空高，即这两种液位计测量的都是没有充满介质的空程，通过已知的容器的总高减出空高，从而计算成介质的高度。
超声波由于发射的机械波，其在气相中传播时更易受到阻碍，产生衰减。而相对无线电的衰减就小的多，因此超声波大部分安装在气相稀薄，不易挥发的介质中，其容器上部应该开口。特别使用与水池的液位测量中。
雷达液位计由于无线电波的衰减较小，抗干扰能力较大，因此其可以用在挥发性不强的介质测量中，其气相要求较宽松，可以用在灌区的液位测量中。
由于超声波的发射接收都是通过一个通径较小的天线，其安装要求较严格，安装时要求超声波垂直界面，其下方也不能有任何遮挡物，在介质的挥发性较大时以失灵，因此要确保超声波到被测界面的空间呢无严重的阻碍或挥发物。
雷达液位计其接受天线可以根据介质选择不同型号，有喇叭形天线、圆柱状天线、水滴形天线，因此使用范围更加宽广。
1、密闭带压容器，无论是正压还是负压，都不适合选用超声波液位计
这是由于传导媒介的密度变化，会严重改变波速
这个事超声波表计，锤子补偿的招法都木得
所以这点，大家要谨记，别被忽悠
2、反射面的表面温度，如果和超声波探头的表面温度差异大，也不适合选用超声波液位计
这是由于传导路径上温度梯度变化，也会严重改变波速
而超声波表计的所谓温度补偿，仅仅是拿电路板芯片上滴一个破温度传感器，胡球算个补偿量，
算法丑陋滴，象河马~~~~~，偏离实情太远
要想获得比较靠谱滴测值，，，这点大家还得谨记，还得预防被忽悠
3、液面起泡泡，水汽挥发凝露，也容易导致超声波液位计出异常，工控网友这些年，反复提醒过这两点
4、本怪甚至人为，超声波更适合，在湿度等气象条件，基本恒定的车间内，干点粗精度测距滴活儿
将其作为现场液位仪器使用
几近于儿戏
5、雷达俄暂不舌它，，，待钓鱼岛夺回来咧，俄再砸瓜它不迟~~~~~~~~~~~~~
嘻嘻嘻
雷达液位计的选型
天线是雷达液位计关键部件，天线的形状决定雷达波的聚焦和灵敏度。
喇叭口天线适用于绝大多数场合，聚焦特性特别好。现场许多储罐都选用此类型天线，但不适用于腐蚀性介质的测量。
杆式天线的安装法兰尺寸小，化学稳定性好，易清洗，对冷凝水的粘附不敏感，特别适用于测量腐蚀性介质(如硫磺)及较窄的安装短管里进行高精度测量。
法兰下置型天线适用于高温介质、腐蚀性介质或不能在顶部安装的环境。
抛物面天线聚焦性好，不受加热蒸汽的影响，特别适用于带加热蒸汽的大型容器的罐内测量，如渣油、沥青等的测量，测量范围可达40m
文章链接：中国仪表网 http://www.ybzhan.cn/tech_news/detail/157291.html
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