一、物位測量技術(shù)發(fā)展
物位計測量技術(shù)經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)上從機械式儀表向電子式儀表發(fā)展，以及工作方式上由接觸式向非接觸式發(fā)展的階段。
二、ToF測量原理
近幾年來，發(fā)展較快的是行程時間或傳播時間ToF（timeofflight）測量原理，又稱回波測距原理。它是利用能量波在空間中的傳播時間來進行度量的一種方法。能量波在信號源與被測對象之間傳遞，能量波到達被測對象后被反射并返回到探頭上被接收，屬于非接觸測距。
ToF測量技術(shù)可以利用的能量波有機械波（聲或超聲波）、電磁波（通常為K波段或X波段的微波）和激光（通常為紅外波段的激光），相應(yīng)的物位計稱為超聲波物位計、微波物位計和激光物位計。
天線發(fā)射器向距離為R被測量物料發(fā)射能量波，經(jīng)被測量介質(zhì)反射，由天線的接收器接收。能量波來回所經(jīng)過的時間用td表示，可得到距離R與時間td的關(guān)系為：td=2R/c（l）式中：c為空氣中能量波的傳播速度，當以聲波為能量源時，c=340m/s;當以電磁波為能量源時，c=3l08m/s。非接觸測量方法正是利用式（l）中距離R與時間td的關(guān)系，以不同的方式通過時間差td求得距離R的。
三、雷達物位計分類
盡管輻射法物位計都是采用ToF測量原理，但所采用的能量波不同時，信號的反射機理及在信號處理等方面都有很大的不同。以現(xiàn)在常用的超聲波和微波物位計為例，它們都采用ToF測量原理，都需要一個信號發(fā)生器和一個回波信號接收器，但兩種能量波在頻率范圍、反射方法以及對于包含距離信號的反射波的處理上都有比較大的差別。
1、超聲波物位計與微波物位計
電磁波的波段非常寬，從3kHz～3000GHz，微波是指頻率為300MHz～300CHz的電磁波。在物位檢測中，微波使用的頻段規(guī)定在4～30GHz：之間，典型波段為5.8GHz、10GHz、24GHz。5.8GHz的頻率屬于C波段微波;10GHz的頻率屬于X波段微波;24GHz的頻率屬于K波段微波。
聲波是機械波，頻率范圍為20Hz～20kHz，因此，當聲波的振動頻率高于20kHz或低于20kHz時，我們便聽不見了。我們把頻率高于20kHz的聲波稱為“超聲波”。
電磁波與聲波產(chǎn)生的原理是不同的，聲波是靠物質(zhì)的振動產(chǎn)生的，在真空中不能傳播;而電磁波是靠電子的振蕩產(chǎn)生的，其本身就是一種物質(zhì)，傳播不需要介質(zhì)，能在真空中傳播。這兩種波在通過不同的介質(zhì)時都會發(fā)生折射、反射、繞射和散射及吸收等現(xiàn)象，物位計正是應(yīng)用這種特性來測量距離的。
超聲波物位計由聲納技術(shù)衍化而來，其安裝方式有頂部安裝和底部安裝兩種。早期的超聲物位計采用的也是液體導(dǎo)聲，超聲探頭安裝在料罐底部外，超聲波從底部傳入，經(jīng)被測液體傳播到液面，反射后傳回探頭。超聲波傳播時間與液位的高低成正比。由于超聲波在各種被測介質(zhì)中傳播的聲速不同，所以很難做成通用產(chǎn)品且料罐底部（尤其是液體料罐的底部）安裝探頭的方法在實用中往往也有困難。因此，在實際工業(yè)過程中，利用空氣作為導(dǎo)聲介質(zhì)的頂部安裝應(yīng)用越來越廣泛。
超聲波物位計的聲波信號是在不同聲阻率（聲阻率等于物料密度px聲速。）的界面上反射的。由于空氣和物料的密度差別很大，所以它們的聲阻率相差也很大，聲波在空氣和物料的分界面上就像在鏡面上一樣反射，并由接收器接收回波信號。但是，由于超聲波是機械波，在空氣中傳播的波長小于17mm，傳播速度受溫度影響較大，如當溫度為0℃時，聲速為331.6m/s當溫度為20℃時，聲速為344m/s。因此，必須進行溫度補償，且在測量揮發(fā)性液體時，由于空氣中含有的揮發(fā)組分不同，聲速也不同，也會產(chǎn)生較大的誤差。
與超聲波物位計相比，雷達物位計的微波信號是在不同介電常數(shù)的分界面上反射的。介電常數(shù)是表示絕緣能力特性的一個系數(shù)，以字母ε表示，單位為F/m，它通常隨溫度和介質(zhì)中傳播的電磁波的頻率變化而變化。介電常數(shù)越大，對電荷的束縛能力越強;介電常數(shù)越小，則絕緣性愈好。某種電介質(zhì)的介電常數(shù)與真空介電常數(shù)之比εr稱為該電介質(zhì)的相對介電常數(shù)。
