本文詳細(xì)闡述了常見非接觸測量技術(shù)及相應(yīng)的測量儀器，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用說明了這些非接觸測量方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)、精度及適用范圍，幫助儀表人加深對非接觸測量技術(shù)的理解。

電磁波測量技術(shù)

• 電磁波測距是利用電磁波作為載波，經(jīng)調(diào)制后由一端發(fā)射出去，由另一端反射或轉(zhuǎn)送回來 ，測定發(fā)射波與回波相隔的時(shí)間，以測量距離的方法。

• 常見應(yīng)用：非接觸式雷達(dá)物位計(jì)

   

  按照微波的波形，又可分為脈沖雷達(dá)物位計(jì)和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)物位計(jì)。

   

  脈沖雷達(dá)物位計(jì)通過發(fā)射微波脈沖，脈沖以光速（在空氣中）傳播，在碰到被測介質(zhì)表面（介電常數(shù)必須大于傳播介質(zhì)的介電常數(shù)）后，部分微波被反射回來（反射量取決于料面平整度/介電常數(shù)大小），被同一天線接收，介質(zhì)的反射量（率）越大，信號就越強(qiáng)，越好測量；反射量（率）越小，信號就越弱，越容易受干擾。通過準(zhǔn)確的識別發(fā)射脈沖與接收脈沖的時(shí)間間隔△t，可以進(jìn)一步計(jì)算出天線到達(dá)被測介質(zhì)表面的距離D。

• 調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)物位計(jì)用24GHZ作為測量基頻（載頻），2GHZ為調(diào)節(jié)頻寬，整個(gè)掃描時(shí)間為7ms，完成一次線性掃描，信號發(fā)射后，經(jīng)過一定的時(shí)間延遲后，接收到回波信號。在線性掃頻中產(chǎn)生的時(shí)間差，與液位距離呈正比例，由于有許多反射波，將所有的回波時(shí)間進(jìn)行快速傅立葉（FFT）變換，將時(shí)間信號轉(zhuǎn)換成有一定能量的頻譜，比較高和比較陡的視頻譜信號為有用信號。

• 由于雷達(dá)物位計(jì)具有測量精準(zhǔn)、性能穩(wěn)定、可靠性高、維護(hù)簡便、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍非常廣泛，涵蓋了電力、鋼鐵、冶金、水泥、石油化工、造紙、食品等行業(yè)，適用于粉塵、溫度、壓力變化大，有惰性氣體及蒸汽存在的場合。

  END

聲學(xué)測量技術(shù)

• 聲學(xué)測量法主要用于測距，其中超聲波測距技術(shù)應(yīng)用比較廣泛。為了以超聲波為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。要求使用高頻聲學(xué)換能器，來進(jìn)行超聲波的發(fā)射和接受。超聲波的指向性很強(qiáng)，在固體介質(zhì)中傳播時(shí)能量損失小，傳播距離遠(yuǎn)，因此常用于測量距離。

• 基本原理：超聲波測距的原理是在已知超聲波在某介質(zhì)中的傳播速度的情況下，當(dāng)超聲波脈沖通過介質(zhì)到達(dá)被測面時(shí)，會反射回波，通過測量儀器測量發(fā)射超聲波與接收到回波之間的時(shí)間間隔，即可計(jì)算出儀器到被測面的距離。

• 特點(diǎn)：利用超聲波檢測速度快，靈敏度高，儀器體積小，精度也能達(dá)到大部分工業(yè)應(yīng)用的要求。傳統(tǒng)的聲學(xué)儀器大部分為模擬信號儀器，精度不高，穩(wěn)定性和可靠性不盡人意。數(shù)字化聲學(xué)測量技術(shù)卻可以彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)，而且具有容易升級更新、可獲得很高的性能指標(biāo)、存儲數(shù)據(jù)方便等優(yōu)點(diǎn)，逐步被人使用。

• 常見應(yīng)用：聲納式外測液位計(jì)

   

  一種利用聲納測距原理，“微振動分析”技術(shù)從容器外測量液位的儀表，不需要在罐壁上開孔，不用法蘭，不動火、不清罐，不接觸罐內(nèi)的液體和氣體，可實(shí)現(xiàn)在線安裝、維護(hù)，是一種完全非接觸隔離式儀表。

   

   

  優(yōu)點(diǎn)：

  1、穩(wěn)定可靠：高度精確和可靠的非接觸液位測量，無需對不斷變化的過程條件（如密度、粘度、酸堿度、介電常數(shù)、溫度和壓力）進(jìn)行補(bǔ)償；

  2、安全在線安裝：無過程連接接口的安裝方式無泄漏風(fēng)險(xiǎn)，并允許在內(nèi)含液體的儲罐在線進(jìn)行安裝；

  3、維護(hù)量小：無活動部件且無需重新標(biāo)定，較大程度地減少了維護(hù)工作；

  4、液位測量的理想選擇：隔離式非接觸技術(shù)是劇毒、易燃易爆、高純度和腐蝕性應(yīng)用的理想選擇。

   

  缺點(diǎn)：受介質(zhì)形態(tài)影響，只能測量液態(tài)介質(zhì)，同時(shí)動力粘度＜30mp.s。

• 常見應(yīng)用：超聲波外測液位開關(guān)

   

  超聲波外測液位開關(guān)是一種利用超聲波壁內(nèi)傳播衰減原理，結(jié)合“變頻超聲波”技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測的液位開關(guān)，采用余振式的工作方式。測量探頭吸附在容器外壁，是一種從罐外檢測液位的完全非接觸隔離式儀表?？蓮V泛適用于各種液體的液位檢測。

   

   

  優(yōu)點(diǎn)：

  1、安全：在測量有毒害、有腐蝕、有壓力、易燃爆、易揮發(fā)、易泄漏的液體時(shí)，不使用閥門、連通管、接頭，沒有漏點(diǎn)，不接觸罐內(nèi)的液體和氣體，非常安全。即使在儀表損壞或維修狀態(tài)下，也絕無引起泄漏、毒害、爆炸的可能；

  2、安裝、維修方便：安裝維修時(shí)不動火，不清罐，不影響生產(chǎn)；

  3、可靠耐用：傳感器和儀表中無機(jī)械運(yùn)動部件，并嚴(yán)格密封，與外界隔離，不會磨損或腐蝕；

  4、適用廣泛：與被測介質(zhì)的壓力、溫度、密度、介電常數(shù)、黏度及有無腐蝕性無關(guān)。

   

  缺點(diǎn)：受介質(zhì)形態(tài)影響，只能測量液態(tài)介質(zhì)。

   

  經(jīng)過幾十年來的發(fā)展，非接觸測量技術(shù)得到了長足的提高，隨著安全要求的提升，非接觸測量技術(shù)將會得到越來越多的普及和應(yīng)用。