仪表选型原则

1、 工艺过程的条件工艺过程的温度、压力、流量、粘度、腐蚀性、毒性、脉动 等因素是决定仪表选型的主要条件，它关系到仪表选用的合理性、 仪表的使用寿命及车间的防火、防爆、保安等问题。 操作上的重要性各检测点的参数在操作上的重要性是仪表的指示、记录、积 算、报警、控制、遥控等功能选定依据。一般来说，对工艺过程影 响不大，但需经常监视的变量，可选指示型；对需要经常了解变化 趋势的重要变量，应选记录式；而一些对工艺过程影响较大的，又 需随时监控的变量，应设控制；对关系到物料衡算和动力消耗而要 求计量或经济核算的变量，宜设积算；一些可能影响生产或安全的 变量，宜设报警。 经济性和统一性仪表的选型也决定于投资

2、的规模，应在满足工艺和自控的要 求前提下，进行必要的经济核算，取得适宜的性能价格比。为便于仪表的维修和管理，在选型时也要注意到仪表的统一 性。尽量选用同一系列、同一规格型号及同一生产厂家的产品。 仪表的使用和供应情况选用的仪表应是较为成熟的产品，经现场使用证明性能可靠的； 同时要注意到选用的仪表应当是货源供应充沛，不会影响工程的施 工进度。仪表选性手册物位仪表在选型时，与压力、流量等仪表有很大不 同。物位测量的现场工况千差万别，很难设计出能满足所有工况应 用的物位仪表。在非接触式物位测量仪表中，超声波物位计和雷达物位计是两 大主流仪表。这两类仪表各有特点，只有充分了解仪表特点及应用 条件，才能

3、做到选型合理，充分利用仪表的测量性能。超声波物位计传感器发出的超声波碰到被测介质被反射，反射回波的质量反 映了物位计应用效果。回波质量定义为最小回波幅度（在最恶劣条 件下回波幅度）比最大噪声幅度（虚假回波、多径反射回波等的幅 度）。回波质量数值越大，物位计应用效果越好。超声波物位计工作频率及测量性能：传感器高频 （40-70KHz） 工 作时，传感器的尺寸小，盲区小，方向性好，精度高，但其声波衰 减快，传播介质（空气）波动时穿透性差，测距较小。传感器低频 （10-20KHz） 工作时，传感器尺寸大，盲区大，方向性不好，精度低， 其优势是声波衰减慢，传播介质（空气）波动时穿透性较好，测距 稍远。

4、超声波的回波强度主要受以下两个因素影响：. 传播介质越稳定越有利于传播。超声波是机械波。机械波在传播过程中会受到传播介质稳定程 度的影响。例如：有一池塘水，当风平浪静时，往池塘中扔一石子 就可看到水波纹，当大风使池塘水起波浪时，往池塘中扔很大的石 头都难看到水波纹。引起空气波动因素很多，如：粉尘，气浪，蒸 汽，料流等都会引起空气波动，降低回波质量，影响测量效果。当 粉尘，气浪等现象严重时，建议用低频超声波物位计来测量。2. 被测介质表面越平整，声阻抗越大（越硬）越有利于反射回波。在固体测量时，被测表面都是不平的，有一定的安息角。在这 种条件下的反射波是漫反射波。由于反射与波长有关，当反射面的

5、线度可与波长相比时或更大时，才能发生反射。显然，工作频率越 高，其波长越小，对于较小的物料，更易于发生漫反射。例如，频 率为 10KHz的机械波在空气中的波长是 34mm，大多数情况下，物料 的线度都不会有这么大。此外，低频工作时，发射波的开角大，回 波就会很宽。这时测得的数据也就不准了，有时会差几百毫米甚至 1 米或更多。因此，测量颗粒较小的固体料位，建议使用高频超声 波物位计。综上述，考虑现场工况时，应特别注意两个方面：换能器到被 测介质间的空气状态和被测介质的表面状态。 超声波物位计的选择：. 换能器生产商给出的最大量程一般是在实验室条件下才能达到。实际 应用时，选择量程时，要留有余量。

6、应确保测量距离为仪表最大量 程的倍。最好有应用案例。. 控制表应选择有回波显示功能的控制表。由于物位测量工况的不确定 性，物位计的工作性能仅用数字表示是不够的。回波显示是将换能 器到被测介质之间全过程的回波显示出来。盲区附近的波形状况， 真实回波、虚假回波以及杂散噪声的幅度、宽度以及信噪比等有关 测量性能的因素通过回波曲线的形式全面反映出来，使用户做到一 目了然，心中有数。一台好的超声波物位计应具备的性能：频率高、发射波开角小 （方向性好），换能器谐振好（盲区小），换能器要起振快，刹车 快，谐振频率准。全量程回波处理动态范围大（ 100-120dB），回波 图形显示。在多虚假回波的工况下，回波

7、波形不断变化时，物位计 应能准确地捕获真实回波。因此，物位计的回波 处理软件应具 有良好的算法（是一种物位测量应用经验积累的总和）。 超声波物位计目前市场价值：由于雷达技术的普及和发展以及雷达 的技术特点，在物位测量中，超声波物位计有被雷达物位计取代的 趋势。综合性价比分析，在液位测量方面，超声波物位计还有市场。雷达物位计非接触物位测量中，雷达技术的应用近年来获得快速发展。超 声波物位计中换能器是眼睛， 而雷达物位计中高频头和天线是眼睛， 回波处理是物位计的大脑。雷达物位计继承了超声波物位计的回波 处理技术。雷达物位计发出的电磁波碰到被测介质被反射，反射回波的质 量反映了物位计应用效果。回波质

8、量定义为最小回波幅度（在最恶 劣条件下回波幅度）比最大噪声幅度（虚假回波、多径反射波等的 幅度）。回波质量数值越大，物位计应用效果越好。回波强度主要受以下因素影响传播介质介电常数越稳定越有利于传播。雷达波是电磁波，电 磁波在传播过程中不受传播介质稳定程度的影响，只与其介电常数 有关。这是雷达技术与超声波技术的重大区别。被测介质表面越平整，其介电常数越大越有利于回波反射。所以考虑现场工况时，应特别注意这两个方面： （1）天线到被测介质间空气介电常数的分布 （ 2）被测介质的表面状态及其介电常数。雷达物位计的优点是：不受空气波动影响，随距离衰减小，穿透力强。雷达的局限性： 1）影响雷达的性能是介电

9、常数，理论上在真空中雷达衰减极小，当空气中存在对雷达衰减物质，例如：含高介电性的粉尘粉末（石墨，铁合金等），水蒸气很大，测量距离和效果 要受影响。 2）被测介质的挥发气体会在天线上聚集，水蒸汽会在天 线上聚结，此时，会影响雷达波发射，严重时雷达波不能发出。3）被测介质的介电常数不能太小。 4）尽管温度和压力对雷达影响极小， 但雷达天线是由材料做成，雷达可适应温度和压力的范围与使用的 材料和密封结构有关。雷达物位计目前已成为市场上的主流产品，而低频率雷达物位计尽 管具有价格相对低廉的优点，但在主要应用领域中，属于逐渐被淘 汰的产品。从超声波物位计的应用中得知，要获得比较好的回波， 换能器工作频率

10、大约 40KHz，波长大约 9mm，这时发射波的开角为 7 - 8。工作频率越高，其开角越小，但其量程较小。与超声波类 比，雷达物位计要获得上述效果的回波，其工作频率应为26GHz，此时，其波长为 11mm。当用口径为 100mm的喇叭时，可获得 7- 8 开角的发射波。若雷达工作频率是 6GHz，则相当于超声波的工作频 率为 10KHz。而工作频率为 10kHz 的超声波物位计在物位测量中各 项指标都很不理想，特别不适于固体料位的测量。与低频率雷达相 比，高频雷达有以下优点：1）高频雷达物位计（主要指 26GHz和 24GHz）具有能量高，波束角小（一般 95 的喇叭天线的波束角为 8o，而

11、 6GHz低频脉冲雷达的喇叭天线直径为 246 时，波束角为 15o），天线尺寸小，精度高等优点。2）26GHz雷达波长 11mm，6GHz雷达波长 50mm，雷达测量散装料位时，雷达波反射主要来自料面的漫反射，漫反射的强度与物料 大小成正比，与波长成反比，而大部份散装料直径远远小于50mm，这就是为什么目前 26GHz雷达是散装料物位测量的最佳选择。3）在一些直径小高度矮的小罐应用中， 6GHz雷达天线长（ 300-400mm）无形中增大了盲区（大约 600mm），由于 6GHz雷达 方向性差（开角大）在小罐中会产生多径反射； 26GHz雷达频率高 频，天线短，方向性好，克服了 6GHz雷达

12、的缺点， 适用于小罐测量。4）由于现场环境恶劣，随着时间推移，雷达天线会堆积污物、 水汽等， 26GHz雷达天线小，加天线罩可大大改善污物、水汽影响； 6GHz雷达天线大，加天线罩很困难。且仪表较沉重，清理困难。5）由于 26GHz雷达方向性好， 很多恶劣工况， 可通过简单隔离， 将雷达装在容器外进行测量。目前， 26GHz雷达物位计的价格已与 6GHz雷达物位计价格相当，这 更促进了 26GHz雷达物位计的应用。可以预见， 6GHz雷达物位计市 场占有率会大大降低。随着技术的进步，我们期待更高频率（如： 90GHz）、更小开角（如： 2， 3）、更小体积的雷达物位计的面 世。我们将在此领域中不懈地努力，将雷达物位测量做到极致。导波雷达物位计非接触雷达物位测量的补充导波雷达物位计发射脉冲电磁场，以导波缆为中心 100mm为半 径，沿缆向前传播，遇介质返回。除有非接触雷达的特点以外，导 波雷达方向性好，频率低（ 500M-1GH）z 穿透性好。缺点是显然的， 尤其在固体测量中，调试维修都不方便，经常会磨损