1、微波物位计
微波物位计(俗称雷达物位计)利用回波测距原理,其喇叭状或杆式天线向被测物料面发射微披,微被传播到不同相对介电率的物料表面时会产生反射,并被天线所接收。发射波与接收波的时间差与物料面与天线的距离成正比，测出传播时间即可得知距离。由于微波是电磁波，以光速传播且不受介质特性影响，所以在一些有温度、压力、蒸汽等场合,超声物位计不能正常工作,而微植物位计可以使用。在石油及石化领域有较广阔的应用前景。
微波物位计有两种工作模式。
(1)脉冲波方式:其工作模式与超声物位计相似,天线周期地发射微波脉冲,并接收物料面回披,同时对回披信号进行分析处理,确认有效回波,据之计算物位。精确度约为0.2~0.3%F.S.。一般中档以下的微植物位计都用此方式。原来生产起声物位计的厂家大多采用此方式生产微植物位计。如:Vega、E+H、Siemens-Milltronics等。
(2)调频连续波方式(FMCW):天线发射的微波是频率被线性调制的连续披,当回波被天线接收到时,天线发射频率已经改变。根据回波与发射肢的频率差可以计算出物料面的距离。FMCW方式测量线路较复杂,价格较高,但测量精确度较高,可以达0.1%F.s.,甚至更高。同时干扰回波也较易去除,一般较高端的产晶都采用此方案。
微波物位计刚进入市场时,曾被寄予过高的期望,实用中发现局限性也很大。普通的微波物位计要求被测物料为ε1＞4,精密型的可低至ε2＞2。ε1＞2的介质因反射波微弱而不能稳定测量,而石化系统中有些介电常数ε1低的介质,如:液化气等,就得不到稳定的测量结果,必须加导披管来集中能量。
另外,大多数脉冲式微披物位计采用的微披频率为5.8GHz,其辐射角较大,在储罐中除了液面回波外,还会产生其它干扰回披,使接收回被复杂,难以确认液面回披。在卧式罐或拱顶罐内使用时,由于顶部会对反射、披产生聚焦效应,形成多次回波,故不能安装在罐中心位置。在测量固态物料时,更会产生各种干扰回波,故大多数微披物位计不能用于测固态物位。
针对这些问题,有的公司(如Siemens)开发了采用更高频率(24GHz)的微波物位计,其发射指向角小于10°,这样能量集中,不但能测得更远距离(45m),而且信噪比高,可以测量低介电率的介质(ε1〉1.7)。由于内置了先进的回披处理软件,可以用于测量固态物料物位,甚至可以测量粉状水泥的物位。
2.导波式微波物位计
导旋式微植物位测量技术是微披物位计的一种变型,英文名称是Time Domain Reflectometry(时域反射法)或简称TDR,也俗称导波雷达,通常采用脉冲波方式工作。与微波物位计不同点在于微波脉冲不是通过空间传播,而是通过一根(或两根)从罐顶伸入、直达罐底的导波体传播。导波体可以是金属硬杆或柔,性金属缆绳。微披脉冲沿杆或缆的外侧向下传播,在被测物料表面上被反射,回披被天线接收,由发射脉冲与回波脉冲的时间差即可计算出传播距离。它可以测量的范围包括液体和固体的物位,以及非导电液体与导电液体的分界面。
和微波物位计一样，反射信号的强度取决于被测物料的介电率或导电率。但导波式可以测量更低介电率的物料。其导波体由单根的金属杆或缆、或现金根或两根平行的杆或缆、或同轴管构成。
双杆(缆)及同铀管式导波体由于电场能量集中,易受外部结构影响,可以测量较低介电常数的介质(ε1＞.5)。但在杆之间(或管内部)容易积料,积料上会产生虚假回液,故主要用于液体介质。
