В чём разница между принципом работы и выбором между радарным и ультразвуковым уровнемером?

Радарный и ультразвуковой уровнемеры — два важных прибора для измерения уровня, широко используемые для непрерывного измерения уровня в различных резервуарах, силосах и бассейнах на химических заводах, предприятиях пищевой промышленности, строительных заводах, заводах по производству сырья и других предприятиях для мониторинга производственных процессов. Из-за схожести функций их часто заменяют друг другом. Фактически, в практическом применении граница между ними нечеткая. Чтобы помочь пользователям лучше различать эти два прибора, в данной статье ниже рассматриваются различные принципы работы и варианты выбора радарного уровнемера и ультразвукового уровнемера.

А. Различные принципы работы двух типов уровнемеров.

1. Радарный уровнемер

В зависимости от режима работы, радарный уровнемер В основном, их делят на два типа: импульсный и тип с непрерывной частотной модуляцией.

Импульсный радарный уровнемер использует принцип микроволнового излучения (излучение → отражение → прием): электромагнитный волновой сигнал излучается антенной и отражается от поверхности измеряемого материала. Отраженный эхо-сигнал принимается радарным уровнемером, после чего рассчитывается время прохождения сигнала от момента излучения до момента приема.

Принцип работы радарного уровнемера с непрерывной частотной модуляцией отличается от импульсного: электромагнитный волновой сигнал отражается от поверхности жидкости и принимается той же антенной, затем, на основе технического принципа быстрого преобразования Фурье (БПФ), сигналы разных частот во временной области преобразуются в частотный спектр в частотной области, и расстояние от антенны до поверхности материала рассчитывается в соответствии с разностью частот между излучаемым сигналом и возвращаемым сигналом, пропорциональной расстоянию до поверхности среды.

2. Ультразвуковой уровнемер

Подобно импульсному радиолокационному уровнемеру, ультразвуковой уровнемер также использует принцип отражения эха для измерения высоты уровня. Единственное различие между ними заключается в том, что радиолокационное измерение уровня использует электромагнитные волны, не имеющие среды распространения, тогда как ультразвуковой уровнемер использует механические волны, которые должны распространяться с помощью определенной среды. Скорость распространения является постоянной.

Во-вторых, выбор двух типов применения уровнемеров.

　　 Ультразвуковой уровнемер Обычно он используется для измерения уровня в более стабильных условиях, поскольку скорость распространения его звуковых волн тесно связана с температурой и давлением среды распространения, а также характеристиками измеряемой среды; в то время как при выборе радиолокационного уровнемера следует учитывать диэлектрическую постоянную среды, высоту силоса, форму и стабильность материала и другие факторы, чтобы определить его микроволновую частоту, угол луча и тип антенны.

(1) Диэлектрическая постоянная

Поскольку коэффициент затухания электромагнитных волн обратно пропорционален квадратному корню из диэлектрической постоянной среды, следовательно, чем больше диэлектрическая постоянная измеряемой среды, тем меньше затухание электромагнитных волн, тем сильнее отраженный сигнал, принимаемый уровнемером, и в этом случае измерение уровня больше подходит для радарного датчика уровня .

(2) Диапазон измерения

По сравнению с радарным уровнемером, диапазон измерения ультразвукового уровнемера короче и обычно не превышает 15 м. Поэтому радарный уровеньер более подходит для применения в больших или сверхбольших резервуарах, башнях и цистернах, котлах и другом оборудовании.

(3) Характеристики продукта

Поскольку температура и давление оказывают значительное влияние на измерения ультразвукового уровня , его обычно нельзя использовать при высоком или отрицательном давлении, поэтому ультразвуковые уровнемеры в основном применяются в сосудах, работающих при атмосферном давлении. Радарный уровнемер не подвержен влиянию температуры и давления и может использоваться в условиях высоких температур и высокого давления. Это объясняется тем, что механические волны чувствительны к влиянию среды распространения, затухание энергии относительно велико, и их эффективность более выражена в газообразных или неоднородных средах.

Распространение электромагнитных волн сильнее, чем ультразвука, поэтому дальность действия радиолокационного индикатора уровня также больше, чем у ультразвука, особенно с учетом того, что в настоящее время используются технологии высокочастотной и непрерывной частотной модуляции, что еще больше увеличивает дальность его действия.

Радарный уровнемер, воздействуя на окружающую среду и саму среду, обладает более высокой способностью различать помехи, а также лучше устранять интерференцию, что обеспечивает более высокую точность измерений. Кроме того, благодаря более широкому диапазону измерения, более высокой точности, а также более сложной и высокотехнологичной конструкции измерительного прибора, радарный уровнемер стоит дороже ультразвукового, поэтому многие пользователи, руководствуясь соображениями экономии, чаще выбирают ультразвуковые уровнемеры вместо радарных.

(4) Материальная форма и устойчивость

Когда материал находится в твердом или порошкообразном состоянии, из-за преломления, диффузного рассеяния и других воздействий эффективное эхо-сигнал уменьшается, а помехи увеличиваются; в этом случае выбор ультразвукового уровнемера не рекомендуется. Однако, когда измеряемая поверхность будет колебаться, выбор радиолокационного уровнемера также сопряжен с трудностями в эффективном обнаружении эхо-сигнала.