在工業(yè)自動化現(xiàn)場，液位測量雖然看似基礎(chǔ)，卻直接影響著過程控制的穩(wěn)定性和生產(chǎn)安全。 近年來，越來越多工程師在項目選型時，開始從超聲波液位計轉(zhuǎn)向雷達(dá)液位計。這背后的原因，其實在大量工程實踐和研究中已經(jīng)得到了驗證（Miller, 2020）。

一、它們是怎么“看見”液位的？

雷達(dá)液位計

雷達(dá)液位計通過發(fā)射微波或毫米波電磁信號，信號在空氣中傳播，遇到物料表面后反射回來。儀表根據(jù)發(fā)射與接收之間的時間差，計算出液位高度。

目前主流工業(yè)雷達(dá)液位計的信號頻率集中在 6 GHz 至 80 GHz。研究表明，電磁波在氣相中幾乎不受溫度和濕度影響，能夠有效穿透蒸汽、霧氣和粉塵，高頻雷達(dá)在分辨率和抗干擾能力方面表現(xiàn)更優(yōu)，尤其適用于復(fù)雜工業(yè)環(huán)境。廠商報告和學(xué)術(shù)研究均指出，在蒸汽云、粉塵密閉倉以及帶攪拌的容器中，雷達(dá)回波的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于超聲波。

超聲波液位計

超聲波液位計通過發(fā)射聲波（通常在 20–200 kHz 范圍內(nèi)），聲波到達(dá)物料表面后反射返回，通過時間差計算液位。

這種原理結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但聲波傳播速度容易受到環(huán)境因素影響，這是其應(yīng)用受限的主要原因之一（Smith & Johnson, 2021）。

二、工況適應(yīng)性，往往決定成敗

在實際工業(yè)現(xiàn)場，溫度波動、壓力變化、粉塵、蒸汽和泡沫幾乎是常態(tài)，而非例外。

雷達(dá)液位計

大量對比測試表明，雷達(dá)液位計為復(fù)雜工況而生，在以下條件下依然能保持穩(wěn)定測量性能：

• 高溫、高壓

• 強粉塵環(huán)境

• 蒸汽、泡沫干擾明顯的工況

相關(guān)實驗和現(xiàn)場數(shù)據(jù)表明，雷達(dá)液位計幾乎不受介質(zhì)物性、壓力和環(huán)境變化影響，是化工、采礦等行業(yè)中可靠性較高的液位測量方案之一（Zhou et al., 2022）。

超聲波液位計

相比之下，超聲波液位計對環(huán)境條件要求較高：

• 溫度和壓力變化會改變聲速，引入測量誤差

• 蒸汽、泡沫會衰減聲波能量

• 粉塵和湍流會影響回波穩(wěn)定性

研究指出，在復(fù)雜環(huán)境中，超聲波液位計的測量重復(fù)性和穩(wěn)定性明顯下降（Smith & Johnson, 2021）。

三、精度和量程，差距不止一點點

雷達(dá)液位計：高精度與長距離并存

現(xiàn)代雷達(dá)液位計的測量精度可達(dá)到 ±1 mm，部分高頻型號甚至更高。同時，其測量距離可超過 80 米，非常適合大型儲罐和高料倉應(yīng)用（Miller, 2020）。

超聲波液位計：滿足基礎(chǔ)測量需求

超聲波液位計的測量范圍通常在 15 米以內(nèi)，在工況穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、常壓、非密閉的場合，仍然能夠滿足日常生產(chǎn)需求。但在存在粉塵或強烈擾動的條件下，其測量性能會明顯下降。

四、不看價格，看長期維護成本

超聲波液位計：初期投入更友好

由于結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低，超聲波液位計在初期采購階段具有明顯價格優(yōu)勢，安裝和調(diào)試也較為方便。

然而，多項工程應(yīng)用分析指出，在工況變化時，其維護頻率和誤測風(fēng)險可能增加，長期運行成本并不一定更低（Miller, 2020）。

雷達(dá)液位計：長期運行更具經(jīng)濟性

因為國產(chǎn)技術(shù)研發(fā)力度家督，雷達(dá)液位計的成本已經(jīng)全面降低，但其高穩(wěn)定性和低維護需求，使其在長期運行中表現(xiàn)出更低的綜合成本。這一觀點在多項行業(yè)應(yīng)用綜述中得到了驗證。

比如現(xiàn)在已有國產(chǎn)品牌某些高性能雷達(dá)液位計可實現(xiàn)藍(lán)牙連接微信小程序，實現(xiàn)現(xiàn)場無線調(diào)試與監(jiān)控，便利現(xiàn)場操作；通過云數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，還可實現(xiàn)廠家遠(yuǎn)程調(diào)試與遠(yuǎn)程監(jiān)控。搭載自主研發(fā)的回波學(xué)習(xí)智能自適應(yīng)算法，能自我學(xué)習(xí)虛假回波識別、多層回波分離、目標(biāo)動態(tài)追蹤等功能，自動適應(yīng)現(xiàn)場工況變化，在復(fù)雜工況下依然能保持高質(zhì)、精確測量，確保工作長期穩(wěn)定、可靠。操作簡便且免維護。

五、典型工業(yè)應(yīng)用場景對比

雷達(dá)液位計廣泛應(yīng)用于：

• 石油與化工行業(yè)

• 采礦與冶金

• 高溫、高壓及強粉塵工況

超聲波液位計更常用于水處理系統(tǒng)，或常壓非密閉儲罐等相對潔凈的應(yīng)用場合。

六、結(jié)語：選型的本質(zhì)，是理解現(xiàn)場

綜合大量研究和工業(yè)實踐可以看出，雷達(dá)液位計與超聲波液位計并不存在絕對優(yōu)劣之分。 關(guān)鍵在于：

• 是否適應(yīng)于現(xiàn)場環(huán)境

• 是否明確精度與可靠性需求

• 是否從全生命周期成本進(jìn)行評估

在復(fù)雜或關(guān)鍵工藝點，雷達(dá)液位計更值得信賴；

而在條件簡單、預(yù)算有限的應(yīng)用中，超聲波液位計依然是高性價比方案。

參考文獻(xiàn)

1. Chen, Z., Liu, H., & Zhang, W. (2021). Advances in radar-based industrial level measurement: A review of technologies and applications. Journal of Process Control, 52, 120–133.

2. Miller, A. (2020). Level measurement technologies: Radar vs. ultrasonic. Industrial Automation Journal, 35(6), 18–24.

3. Smith, D., & Johnson, M. (2021). Environmental impacts on ultrasonic level measurement: Challenges and solutions. Journal of Automation and Instrumentation, 11(3), 45–55.

4. Zhou, X., Wang, Y., & Tang, L. (2022). Comparative performance analysis of radar and ultrasonic level meters in industrial environments. Measurement Science and Technology, 15(2), 112–125.