在科技日新月異的今天，物位測量技術(shù)已經(jīng)從最初的重錘、投尺等傳統(tǒng)的機(jī)械式測量方式(圖1)發(fā)展為包含雷達(dá)、核輻射等高技術(shù)含量的測量技術(shù)，覆蓋了工業(yè)生產(chǎn)中的絕大多數(shù)物位測量需求，核輻射技術(shù)因為其特殊性，應(yīng)用范圍有其局限性，在此不作贅述，而原先由軍用雷達(dá)發(fā)展而來的雷達(dá)物位測量技術(shù)正日益成為物位測量的主流趨勢。
所謂的雷達(dá)測量技術(shù)包含兩種：微波雷達(dá)(非接觸式)以及導(dǎo)波雷達(dá)，其中微波雷達(dá)技術(shù)隨著成本的降低和在諸多苛刻工況應(yīng)用中的優(yōu)異測量效果得到廣大用戶的認(rèn)可，但這并不意味著微波雷達(dá)技術(shù)就是一種萬能的測量技術(shù)，可以測量所有的介質(zhì)；相對而言，全新的導(dǎo)波雷達(dá)技術(shù)(Guide Wave Radar)恰恰彌補(bǔ)了微波雷達(dá)的不足之處。
雷達(dá)技術(shù)比較及導(dǎo)波雷達(dá)的原理
顧名思義，微波雷達(dá)物位計指通過空間發(fā)射、傳播和接收電磁微波的物位測量儀表(圖2)，導(dǎo)波雷達(dá)則是通過某一種形式的波導(dǎo)體來傳導(dǎo)、發(fā)射和接收電磁微波的、物位測量儀表。
微波雷達(dá)儀表測量物位具有以下優(yōu)點：
1、不與介質(zhì)接觸；
2、高頻電磁波信號易于長距離傳送，可測大量程；
3、不受空間氣相條件變化的影響
普通微波雷達(dá)物位測量儀表天線的輻射能約為1mW，是一種微弱的信號，當(dāng)這種信號在空氣中傳播時，能量衰減較快，當(dāng)微波信號到達(dá)物位表面并反射時，信號強(qiáng)度也就是振幅，與介質(zhì)的介電常數(shù)有直接關(guān)系，介電常數(shù)非常低的非導(dǎo)電類介質(zhì)，如烴類液體，反射回來的信號非常弱，這種被削弱的信號在返回至安裝于罐頂部的接收天線的途中，能量又進(jìn)一步衰減，微波雷達(dá)物位計接收到的返回信號能量大致只有發(fā)出信號能量的1%!當(dāng)用于上述條件介質(zhì)，接觸式微波雷達(dá)物位儀表的性能指標(biāo)會有所降低甚至無法正常使用。
為了彌補(bǔ)接觸式雷達(dá)物位計的這些不足之處，導(dǎo)波雷達(dá)物位儀表應(yīng)運(yùn)而生，導(dǎo)波雷達(dá)的工作原理與前述雷達(dá)非常相似，GWR的基礎(chǔ)是電磁波的時域反射性TDR(TimeDomainRefectory)和ETS等時采樣原理。多年來TDR一直被用于檢測發(fā)現(xiàn)埋地電纜和墻內(nèi)埋設(shè)電纜的斷頭。
ETS等時采樣原理用于測量高速、低功率的電磁信號，是基于TDR的液位測量技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。眾所周知，高速的電磁信號短距離的測量是很困難的，ETS實時捕捉電磁信號(UIS)，并且在等值的時間里重新構(gòu)造它們，以利于更好使用先進(jìn)的技術(shù)測量。
1)能耗低。GWR輸出到波導(dǎo)探頭的信號能量小，約為非接觸式雷達(dá)發(fā)射能量的10%。這是因為波導(dǎo)體為信號至介質(zhì)表面?zhèn)鞑ヌ峁┮粭l快捷高效的通道，信號的衰減保持在最小程度。
2)能量強(qiáng)。由于信號在波導(dǎo)體中傳輸不受液面波動和儲罐中的障礙物等的影響，因而儀表所接收到的返回信號能量相應(yīng)較強(qiáng)，約為所發(fā)射能量的20%。
3)范圍廣。基于上一特性，對于低介電常數(shù)的介質(zhì)導(dǎo)波雷達(dá)擁有令人滿意的表現(xiàn)，以西門子LG200產(chǎn)品(圖4)為例，其可測的最低介電常數(shù)竟為1.4。
4)介電常數(shù)的變化對測量性能無影響。信號自烴類(介電常數(shù)2~3)液體表面或水(介電常數(shù)80)反射的時間一樣，不同的只是信號幅度的差別，微波雷達(dá)需考慮介質(zhì)進(jìn)而經(jīng)過篩選才可得到準(zhǔn)確測量值，假定接收信號強(qiáng)度改變，信號的篩選就會受到影響；導(dǎo)波雷達(dá)由于能量集中可避開諸多干擾則無此顧慮。
5)密度的變化對測量無影響。介質(zhì)密度的變化影響浸沒于介質(zhì)中物體所受到的浮力，但不影響電磁波在波導(dǎo)體中的傳播。
6)介質(zhì)在探桿/纜上的掛料對物位測量的影響極小。掛料有兩種：膜狀和搭橋，膜狀掛料是在料位下降時，高黏度介質(zhì)在探頭上形成的一層覆蓋，這種掛料在探桿上分布均勻，因此對測量基本無影響；但搭橋掛料的形成卻能導(dǎo)致明顯的測量誤差，因此在選用雙桿/纜式導(dǎo)體時，需要謹(jǐn)慎小心，充分考慮到介質(zhì)的黏度!
