对物位测量技术的应用技术探讨

对物位测量技术的应用技术探讨[摘要]近些年来，物位测量技术得到了飞速的发展和广泛的应用。从结构上看，物位测量技术的发展经历了由机械式向电子式的转变，从工作角度来看，则经历了由接触式向非接触式的转变。目前，在电子式非接触式物位测量技术中，利用回拨测距原理进行物位测量的技术已经成为技术发展和产品更新最为快速的技术之一。本文主要对物位测量技术中的超声波物位测量技术、微波物位测量技术，并比较了两种技术各自的优势及其应用领域分析，还总结了在开发物位计过程中对于可能遇到的难题的处理措施等等。

[关键词]物位测量；雷达；调频连续波；超声波；微波

1.引言

物位计是指在企业的生产过程中，专门用来测量液位或固体料位以及界面变化情况的一种仪表。物位测量技术有着强烈的自身优势，例如它具备较高的分辨率以及非接触式的优点，因此在工业生产过程中（尤其是化工企业），得到了十分广泛的应用。由于物位计直接参与企业的生产过程，所以一旦出现偏差或者错误就有可能给企业带来不可估量的损失，所以我们有必要深入对于物位测量技术的研究，从而更好的为企业的生产以及经济发展服务。

2.物位测量技术的基本工作原理

目前，应用比较广泛的一种非接触式物位测量技术原理称之为回波测距原理，这种技术是通过波（超声波、微波等）的传播来实现的，其工作原理具体可用下图来表示：

其中：

h代表容器的整体高度

h代表由探头到物料上表面的距离

h’代表由容器底部到物料上表面的距离h

当探头发出的能量波探测到物料的上表面的时候，会形成一条反射波传达回探头。根据波的传播时间以及传播速度我们就可以计算出从容器顶部到物料上表面的距离。具体计算公式如下：h=0.5ct

（其中，c代表波在空气中的传播速度，t代表波由探头出发到反射波被探头接收所经历的时间）

根据h我们进而可以推算出物料的高度为：h’=h-h=h-0.5ct 由于在实际的工作过程中，液态的物料会出现上下波动情况，固态物料的上表面也不可能完全水平，加之水蒸气、会产等其他因素的干扰，会使测量结果出现不同程度的误差。若想使得测量结果更加趋近于真实值我们就需要对波进行进一步的数字化处理来消

除误差，使测量结果更加真实准确。

3.两种常用雷达物位测量技术综述

虽然同是应用回波测距原理，但是不同类型的能量波在反射原理和数据处理方式上还是各不相同的。下面主要分析了超声波物位和微波物位测量技术原理以及特点等等。

3.1超声波物位测量技术

目前，超声波物位测量技术已经发展到了相对比较成熟的阶段，

冶金、开矿、化工等行业都有着广泛应用。同传统的超声波物位测量技术相比增加了总线接口，测量的分辨率也有了一定程度的提高，探头和控制单元之间即使使用普通的双绞线也能够实现400米以内的信号传输，具备了更好地防护等级增强了环境适应能力，并且成本日趋低廉。其不同于微波物位测量技术的优点具体包括（1）通过一体型液位计在对化工企业中的酸碱溶液等液体的测量中，其分辨率和准确度都能符合测量标准，并且体型精巧，成本低廉，所以在该领域受到了广泛的青睐。（2）在对废水等进行测量的过程中，一些专门设计的液位计可以满足不同客户的具体需求。举例来讲，在液位差、流量等指标进行针对性的测量的时候，均可以利用超声波液位计来实现。（3）在对一些煤矿、金属等其他固体物料进行测量时，对于量程不超过15米的测量应用中，使用超生波物位计不仅性能较高而且可以降低成本。

3.2微波物位测量技术

近年来，微波在物位测量技术中的发展尤为迅速。超声波在空气中的传播速度约为340米／秒，而微波则达到了300000000米／秒，其传播速度远远高于超声波，所以测量值要求至少能够精确到微微秒以上，故量程大部分在几米以上。由于利用微波进行物位测量不需要通过传播介质所以它在对于高温、高压、扩散、挥发等物料的测量中优势十分明显。为波物位计测量过程中耗损低，传播基本不受介质的影响速度稳定，具有高超的分辨率和精确度，可以完成很多超声波不能够完成的任务，因此这几年得到了飞速的发展和

应用。微波物位测量技术的优点：（1）利用微波能量集中和不会因受到环境因素的干扰发生耗损的特点，通过高分子材料制成的天线对信号进行发射与接收避免了由于强酸、强碱性物质带来的腐蚀性损害。（2）对于存在热辐射的金属溶液进行测量时，通过不锈钢材料制成的天线可以在较远的距离之外进行物位测量。（3）使用专门制成的微波物位计对一些颗粒较小甚至粉尘状态的物料进行测量时，不用担心会有能量衰减状况的发生。

4.物位计测量技术的重难点

（1）在对固态物料进行测量的过程中，由于存在安息角的状况所以都是依靠漫反射来实现测量的。形成漫反射要求物质的直径大于波长的1／6，因此应当根据波长确定物料的最小测量直径后再考虑选用何种测量技术。（2）在波的返回过程中可能会受到液面浮动或者噪声等因素的干扰，所以需要对信号进一步处理来消除误差。（3）由于测量结果的准确性也受到信号发射的稳定程度等因素的影响，所以要采取适当的方法或设备来保证信号发射的稳定性。