雷达物位计和超声波物位计的工作原理与选型对比

物位是工业过程监控的重要参考指标，在化工厂、食品加工厂、建材厂、原料厂等工厂内各种罐体、料仓、水池的连续物位测量中，雷达物位计和超声波物位计均应用广泛。由于两者有较多的相似之处，因此常被用户拿来比较与替换。在应用场合，雷达物位计和超声波物位计也没有特别明确的界限划分，为能更好地区分这两种物位计，本文针对这两种物位计的工作原理和选型对比如下。

一、工作原理简述

1．雷达物位计

按雷达物位计工作方式，主要分为脉冲式和连续调频式。脉冲式雷达物位计采用微波的原理（发射→反射→接收），由天线发射出的电磁波信号，并在被测物料表面产生反射，反射的回波信号被雷达物位计接收，再计算出发射至接收的行程时间。连续调频式雷达物位计的工作原理与脉冲式不同，电磁波信号被液面反射后，被同一天线接收，再基于快速傅里叶（FFT）变换的技术原理，将时域中不同频率的信号转变成频域中的频谱，根据发射信号和回波信号之间的频率差与到介质表面的距离成正比，来计算出天线到物料表面的距离。

2．超声波物位计

与脉冲式雷达物位计类似，超声波物位计（一般称为超声波液位计）也是利用回波的反射原理，来测量物位的高度，两者之间的主要差别为雷达采用的是电磁波，且无需传播介质，但是超声波物位计采用机械波，其传播必须借助一定介质，所以当介质的压力、温度、密度、湿度等条件恒定时，超声波在该介质中的传播速度是一个常数。

_{计为Uson系列超声波液位计}

二、产品选型对比

雷达物位计选型要综合考虑介质的介电常数、料仓高度、物料形态及稳定性等因素，从而确定其微波频率、波束角以及天线型式；而超声波物位计因其声波的传播速度与传播介质的温度、压力以及被测介质的特性等均有关系，一般用于较为稳定的物位工况测量。

1．介电常数

由于电磁波的衰减系数与介质的介电常数的平方根成反比，因此，被测介质的介电常数越大，电磁波的衰减越少，物位计接收到的反射信号也就越强，即该情况下选用雷达物位计来测量物位更为合适。

2．物料形态及稳定性

当物料为固体或粉末状态时，由于折射、漫散射等影响，使有效的回波减少，杂波干扰增加，不建议选用超声波物位计。但当测量表面会发生波动时，选用雷达物位计也存在有效回波检测困难的情况。

3．测量范围

超声波物位计比雷达物位计的测量量程要短，一般不超15m。因此雷达物位计更适合用于大型或超大型的储罐、塔槽、锅炉等设备。

4．特性比较

超声波物位计的测量受温度和压力的影响较大，且不可用于压力较高或负压的场合，通常只适用于常压容器。而雷达物位计受温度和压力的影响较小，可以用在高温、高压工况下。原因是机械波易受传播介质的影响，能量衰减也相对较大，在气态或者不均匀介质中表现更明显。但是，电磁波的传播性比超声波要强，因此雷达物位计的可使用量程范围也比超声波要大，持别现在采用高频和连续调频技术，使得其量程范围进一步增大。此外，雷达物位计对环境和介质本身产生的扰动分辨能力更强，也就可以更好地消除干扰，使得其能更好地保证测量精度。也正是因为雷达物位计的测量范围更宽广，且精度高，采用的测量技术与仪表构造更为高端、复杂，因此在价格上雷达物位计比超声波物位计贵出许多，出于成本考虑，不少用户选用超声波物位计进行替代。