物位計是什么 物位計的工作原理和應(yīng)用介紹

一、物位計是什么

物位計是專門用于測量容器、儲罐、槽體或倉庫中物料表面位置（高度）的自動化儀表。

“物位”是工業(yè)領(lǐng)域?qū)Α拔锪细叨取钡慕y(tǒng)稱，具體可分為三類：液位（液體介質(zhì)的高度，如儲油罐中的原油）、料位（固體顆粒或塊狀物料的高度，如水泥倉中的水泥）、界位（兩種不互溶液體的分界面高度，如油水分離器中的油水分界）。而物位計的核心功能，便是通過物理信號采集與計算，將“物位”轉(zhuǎn)化為可讀取的數(shù)值（如高度、體積或質(zhì)量），為生產(chǎn)過程的自動化控制、庫存管理及安全預(yù)警提供數(shù)據(jù)支撐。

二、物位計的工作原理和應(yīng)用

物位計種類繁多，工作原理各異，主要可分為接觸式與非接觸式兩大類。

（一）非接觸式物位計

1、雷達物位計

工作原理：基于電磁波（微波）的時域反射（TDR）或調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）技術(shù)。儀表天線向物料表面發(fā)射高頻電磁波（通常在K波段或C波段），波束遇到物料表面后發(fā)生反射，被儀表接收器接收。儀表精確測量電磁波從發(fā)射到反射返回的時間差（ΔT）。由于電磁波在空氣中的傳播速度（c）接近光速且恒定，根據(jù)公式距離（D）=（速度（c）×?xí)r間（ΔT））/2即可精確計算出物料表面到天線的距離，進而換算出物位高度。

典型應(yīng)用：大型儲罐（油品、化學(xué)品）、高溫高壓容器、帶攪拌的反應(yīng)釜、存在泡沫或蒸汽的工況。

2、超聲波物位計

工作原理：利用聲波的反射原理。儀表換能器（探頭）向物料表面發(fā)射高頻超聲波脈沖（通常在20kHz-200kHz）。聲波在空氣中傳播，遇到物料表面后反射回來被同一換能器接收。儀表測量聲波從發(fā)射到接收的時間差（ΔT）。聲波在空氣中的傳播速度（v）受溫度影響較大（需內(nèi)置溫度補償）。根據(jù)公式距離（D）=（速度（c）×?xí)r間（ΔT））/2計算距離，得到物位。

典型應(yīng)用：水處理（水池、水箱）、部分化學(xué)品儲罐、糧倉（粉塵可控時）、固體料堆（開放環(huán)境）。

（二）接觸式物位計

1、電容式物位計

工作原理：基于電容變化。探頭（測量電極）和容器壁（或輔助電極）構(gòu)成一個電容器。當(dāng)物位變化時，探頭被覆蓋的長度（即介電常數(shù)發(fā)生變化的區(qū)域）隨之變化，導(dǎo)致探頭與容器壁之間（或探頭與輔助電極之間）的電容值（C）發(fā)生改變。儀表檢測并處理這個電容變化量，將其線性轉(zhuǎn)換為物位信號輸出。

典型應(yīng)用：水基液體、油品、部分塑料粒子、粉末（介電常數(shù)穩(wěn)定且足夠大）。

2、導(dǎo)波雷達物位計

工作原理：雷達物位計的分支，通過金屬導(dǎo)波桿（纜或棒）引導(dǎo)電磁波脈沖傳播，遇物料表面時因介電常數(shù)突變產(chǎn)生反射，測量發(fā)射與反射脈沖的時間差ΔT，利用公式距離（D）=（速度（c）×?xí)r間（ΔT））/2計算物位（電磁波沿導(dǎo)波桿傳播速度接近光速）。

典型應(yīng)用：小型儲罐、過程容器、有攪拌的釜罐、粘稠液體、低介電常數(shù)液體（如液化氣、輕質(zhì)油）、液體界面測量。

3、射頻導(dǎo)納物位計

工作原理：基于“電容+電導(dǎo)”復(fù)合測量原理，探頭與容器形成電路，當(dāng)物料覆蓋探頭時，電路的阻抗（電容與電導(dǎo)的綜合值）發(fā)生變化，儀表通過檢測阻抗變化判斷物位是否到達設(shè)定位置。

典型應(yīng)用：易掛料的粘稠介質(zhì)（如泥漿、糖漿）、導(dǎo)電或非導(dǎo)電液體、粉末狀物料（抗粘附性強）。