本文將比較和對比用于超聲波和液位測量的80 GHz雷達液位計。用戶(hù)在選擇液位測量技術(shù)時(shí)必須考慮許多變量，本文將討論每種技術(shù)相對于其中幾種的性能。

 

技術(shù)如何運作

雷達和超聲波儀器的操作類(lèi)似。它們都面向下，發(fā)出從產(chǎn)品表面反射的信號，并且傳感器電子設備使用飛行時(shí)間來(lái)計算測量值。每種技術(shù)使用的信號的類(lèi)型和形狀就是它們開(kāi)始出現分歧的地方。所有雷達，包括80 GHz雷達液位計，都會(huì )發(fā)射無(wú)線(xiàn)電微波，而超聲波發(fā)射器則使用聲波。

 

雷達

 

雷達微波是電磁波，這意味著(zhù)信號不需要介質(zhì)-它可以在真空中傳播。這就是為什么雷達信號不受過(guò)程條件（如溫度和壓力）影響的原因。這使雷達技術(shù)成為跨行業(yè)和應用的多功能液位測量技術(shù)。

 

使用更高80 GHz頻率的#新雷達液位計的波束角非常窄-小至3.6˚。雷達信號的大部分能量都集中在一個(gè)較小的區域，這使雷達可以避免船內的內部障礙物，混合器或攪拌器。雷達光束的出色聚焦還可以#大程度地減少在船內反彈的任何其他“噪聲”或不必要的反射。

 

超音波

 

超聲波傳感器的聲波是機械波，這意味著(zhù)它需要一種介質(zhì)來(lái)傳播，并且在大多數情況下，該介質(zhì)是容器中的大氣或空氣。信號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，都可能導致測量錯誤，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)單液位測量的原因。

 

超聲波信號的工作頻率范圍為30 kHz至240 kHz 。與雷達不同，頻率更多地是測量范圍的函數，低頻用于測量更長(cháng)的距離，而高頻用于測量小距離。一些超聲波傳感器可以將大多數信號聚焦到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)自血管內部的有害反射。

 

船只尺寸及構造

要開(kāi)始選擇正確的液位測量傳感器，用戶(hù)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量。它還可以確定如何以及在何處安裝傳感器以獲得準確，可靠的液位測量。

 

傳統上，雷達液位計已用于較大水箱中的較長(cháng)距離的液位測量，而超聲波傳感器具有較短的距離。但是，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，這些約定已經(jīng)開(kāi)始消失。超聲波傳感器在小于6英寸的異常小尺寸范圍內仍然更加準確。但是，對于大多數小型船舶而言，當今的80 GHz雷達液位計的性能與超聲波傳感器相當。此外，這些新型傳感器的天線(xiàn)較小，并且具有相應的小型過(guò)程配件，使其適合于這些小型儲罐。

 

在具有較長(cháng)測量范圍的大型儲罐中，雷達和超聲波傳感器均表現良好。但是，使用超聲波傳感器時(shí)，用戶(hù)應該準備權衡。用于遠距離的低頻超聲傳感器通常需要在水箱頂部有較大的開(kāi)口。另外，所有超聲波傳感器都有一個(gè)近區或“死區”，這實(shí)際上是傳感器附近無(wú)法進(jìn)行測量的盲點(diǎn)。遠程超聲波傳感器的附近區域可能超過(guò)三英尺，而雷達液位計使用戶(hù)能夠一直測量到儲罐頂部。

 

儲罐或容器的結構也可以影響選擇技術(shù)的因素，因為這可以影響傳感器的安裝方式。雷達信號可以穿透非導電材料，例如聚乙烯，玻璃纖維和玻璃。這使雷達液位計可以通過(guò)塑料容器或觀(guān)察鏡進(jìn)行測量。超聲波傳感器將需要新的過(guò)程連接，而雷達可以簡(jiǎn)單地安裝在船只上方并以非侵入方式進(jìn)行相同的測量。

 

工藝條件

每個(gè)過(guò)程都面臨著(zhù)獲得準確的液位測量的挑戰。穩定，可預測的條件是過(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，結露，積聚和噪音只是獲得準確的液位測量的一些潛在障礙。用戶(hù)可以根據自己的任務(wù)找到#佳技術(shù)。

 

溫度

 

雷達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(lèi)型而異，可能導致測量誤差。酸和溶劑產(chǎn)生的蒸汽尤其容易受到影響，并且會(huì )極大地影響超聲設備的精度。另一方面，無(wú)論空域如何，雷達微波都以相同的速度傳播，因此測量結果將保持不變。

 

泡沫

 

泡沫是任何非接觸式液位測量技術(shù)的另一個(gè)普遍障礙，因為泡沫會(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，導波雷達是用戶(hù)#好的選擇。在大多數使用輕度泡沫的應用中，80 GHz雷達可以通過(guò)泡沫進(jìn)行測量，就好像它還沒(méi)有在泡沫中一樣。許多超聲制造商對于同一應用將需要立管。

 

產(chǎn)品反射率

 

VEGA的80 GHz雷達液位計具有很高的靈敏度，甚至可以測量反射率#高的產(chǎn)品。以前的雷達液位計無(wú)法測量的液體和材料現在可以提供足夠強的信號，以提供準確，可靠的液位測量。與雷達的電磁波不同，盡管具有反射特性，超聲波的機械波仍會(huì )在大多數表面反射。

 

灰塵，冷凝水和堆積

 

用戶(hù)很少會(huì )在同一應用中發(fā)現灰塵，冷凝水和堆積物，但是這三者對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)地方傳輸到另一個(gè)地方�？諝庵械幕覊m為能量傳輸提供了物理屏障，從而削弱了返回信號的幅度。由于冷凝或積聚，換能器膜片在振動(dòng)以產(chǎn)生信號時(shí)充當介質(zhì)。冷凝或積聚會(huì )從一開(kāi)始就抑制信號。但是，某些低頻超聲波傳感器更適合處理這些情況，因為機械波會(huì )振動(dòng)傳感器表面，使其沒(méi)有水滴或積聚。

 

雷達液位計不受灰塵，凝結和堆積的影響。VEGA的80 GHz雷達液位計中的精密靈敏度軟件會(huì )忽略返回到傳感器的任何信號過(guò)快，從而消除了由于凝結和大部分堆積而導致錯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(cháng)為3.5至4毫米的雷達微波。這意味著(zhù)雷達能夠在#塵土飛揚的環(huán)境中的填充和清空周期中繼續進(jìn)行測量。這使雷達能夠在任何有灰塵，結露或積聚的應用中準確進(jìn)行物位測量。

 

噪聲

 

在散裝固體應用和筒倉內部，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)行測量的聲波。在填充，清空和嘈雜的過(guò)程中，這可能導致測量錯誤。由于雷達液位傳感器使用無(wú)線(xiàn)電微波，因此噪聲對測量沒(méi)有影響。

 

結論

在大多數物位測量應用中，明智的選擇是在超聲波發(fā)射器上選擇80 GHz雷達。這并不意味著(zhù)超聲波傳感器覺(jué)對不會(huì )過(guò)時(shí)。超聲波設備是一種經(jīng)濟高效的非接觸式物位測量手段，但在變化或困難的環(huán)境中，可靠性或準確性不如前者。大多數行業(yè)在穩定的環(huán)境中沒(méi)有固定產(chǎn)品的奢侈，這就是為什么80 GHz雷達液位計經(jīng)常是#合適的工具的原因。