浅谈非接触式测量仪表的优势

 

本文详细阐述了常见非接触测量技术及相应的测量仪器，并结合实际应用说明了这些非接触测量方法的原理、优缺点、精度及适用范围，帮助仪表人加深对非接触测量技术的理解。
电磁波测量技术
电磁波测距是利用电磁波作为载波，经调制后由一端发射出去，由另一端反射或转送回来 ，测定发射波与回波相隔的时间，以测量距离的方法。
常见应用：非接触式雷达物位计
 
按照微波的波形，又可分为脉冲雷达物位计和调频连续波雷达物位计。
 
脉冲雷达物位计通过发射微波脉冲，脉冲以光速（在空气中）传播，在碰到被测介质表面（介电常数必须大于传播介质的介电常数）后，部分微波被反射回来（反射量取决于料面平整度/介电常数大小），被同一天线接收，介质的反射量（率）越大，信号就越强，越好测量；反射量（率）越小，信号就越弱，越容易受干扰。通过准确的识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔△t，可以进一步计算出天线到达被测介质表面的距离D。
调频连续波雷达物位计用24GHZ作为测量基频（载频），2GHZ为调节频宽，整个扫描时间为7ms，完成一次线性扫描，信号发射后，经过一定的时间延迟后，接收到回波信号。在线性扫频中产生的时间差，与液位距离呈正比例，由于有许多反射波，将所有的回波时间进行快速傅立叶（FFT）变换，将时间信号转换成有一定能量的频谱，比较高和比较陡的视频谱信号为有用信号。
由于雷达物位计具有测量jing准、性能稳定、可靠性高、维护简便、适用范围广等优点，其应用范围非常广泛，涵盖了电力、钢铁、冶金、水泥、石油化工、造纸、食品等行业，适用于粉尘、温度、压力变化大，有惰性气体及蒸汽存在的场合。
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声学测量技术
声学测量法主要用于测距，其中超声波测距技术应用比较广泛。为了以超声波为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。要求使用高频声学换能器，来进行超声波的发射和接受。超声波的指向性很强，在固体介质中传播时能量损失小，传播距离远，因此常用于测量距离。
基本原理：超声波测距的原理是在已知超声波在某介质中的传播速度的情况下，当超声波脉冲通过介质到达被测面时，会反射回波，通过测量仪器测量发射超声波与接收到回波之间的时间间隔，即可计算出仪器到被测面的距离。
特点：利用超声波检测速度快，灵敏度高，仪器体积小，精度也能达到大部分工业应用的要求。传统的声学仪器大部分为模拟信号仪器，精度不高，稳定性和可靠性不尽人意。数字化声学测量技术却可以弥补这些缺点，而且具有容易升级更新、可获得很高的性能指标、存储数据方便等优点，逐步被人使用。
常见应用：声纳式外测液位计
 
一种利用声纳测距原理，“微振动分析”技术从容器外测量液位的仪表，不需要在罐壁上开孔，不用法兰，不动火、不清罐，不接触罐内的液体和气体，可实现在线安装、维护，是一种完全非接触隔离式仪表。
  
优点：
1、稳定可靠：高度精确和可靠的非接触液位测量，无需对不断变化的过程条件（如密度、粘度、酸碱度、介电常数、温度和压力）进行补偿；
2、安全在线安装：无过程连接接口的安装方式无泄漏风险，并允许在内含液体的储罐在线进行安装；
3、维护量小：无活动部件且无需重新标定，较大程度地减少了维护工作；
4、液位测量的理想选择：隔离式非接触技术是剧毒、易燃易爆、高纯度和腐蚀性应用的理想选择。
 
缺点：受介质形态影响，只能测量液态介质，同时动力粘度＜30mp.s。
常见应用：超声波外测液位开关
 
超声波外测液位开关是一种利用超声波壁内传播衰减原理，结合“变频超声波”技术实现检测的液位开关，采用余振式的工作方式。测量探头吸附在容器外壁，是一种从罐外检测液位的完全非接触隔离式仪表。可广泛适用于各种液体的液位检测。
 
 
优点：
1、安全：在测量有毒害、有腐蚀、有压力、易燃爆、易挥发、易泄漏的液体时，不使用阀门、连通管、接头，没有漏点，不接触罐内的液体和气体，非常安全。即使在仪表损坏或维修状态下，也绝无引起泄漏、毒害、爆炸的可能；
2、安装、维修方便：安装维修时不动火，不清罐，不影响生产；
3、可靠耐用：传感器和仪表中无机械运动部件，并严格密封，与外界隔离，不会磨损或腐蚀；
4、适用广泛：与被测介质的压力、温度、密度、介电常数、黏度及有无腐蚀性无关。
 
缺点：受介质形态影响，只能测量液态介质。
 
经过几十年来的发展，非接触测量技术得到了长足的提高，随着安全要求的提升，非接触测量技术将会得到越来越多的普及和应用。