雷達超聲波傳感器在工礦企業中的應用缺失

戴宏偉 董延超

（1.河南格瑞特科技有限公司 鄭州 2.洛陽鉬業集團股份公司 河南洛陽）

雷達、超聲波傳感器近年來發展迅速，在位置傳感方面，由于測量范圍廣、精度高、反應快、環境耐受程度好，在工礦企業、交通運輸、商業民用領域應用越來越廣泛。特別是在工礦企業，自動化程度要求越來越高，工序之間的配合要求越來越嚴格，位置、距離、速度等方面的控制已成為生產流程中重要的一環。通過測量料位、工位、液位、距離、速度等參數即能實現自動控制，正在逐步取代傳統的傳感器裝置。而雷達、超聲波傳感器在應用過程中存在的不足主要表現是：因選型、安裝或使用不當，造成測量失準、控制失效或故障增多，甚至已經影響到正常的使用和推廣。為此，就雷達超聲波傳感器在工礦企業應用過程中存在的缺失問題，談幾點個人看法。

一、對實際的測控要求及參數掌握不準確

雷達、超聲波傳感器對數據的測量轉換傳遞，是為了更快、更好和更安全地實現目的控制，完成目標任務。作為項目實施人員，對控制參數的要求應該有準確的了解，如距離、位置、速度、時間等，這些參數是傳感器選型的基本依據，某些參數的獲取甚至要經過嚴格的分析計算。但不少用戶在這方面做得不夠，未能將雷達、超聲波傳感器在企業生產中的作用真正發揮出來。

例如，公司曾為某礦山企業做過這樣一個案例，尾礦庫沉淀區溢流水循環流入回水池回收，然后由離心式清水泵送回生產區域的高位水池供生產使用。因自然蒸發及地下滲漏損失，回收水只占到生產用水的70%，30%的補充水來自尾礦庫下游回水池不遠處的水庫，水庫中裝有一備一用2臺潛水泵（額定流量是離心泵的50%），向回水池補充用水量。回水池回收水位上升到一定高度時，清水泵（選型略大，不連續開機）自動開啟，向高位水池供水；回水池水位下降到一定位置后，水庫中的潛水泵自動開啟補水，回水池水位繼續下降到一定位置時，清水泵和潛水泵全部關停。一段時間后，回水池內蓄水量位置達到一定高度，下一個供水循環開始。水位的測定和水泵的啟停是由超聲波位置傳感器來實現的，之前因為參數把握與設置不準確，2臺水泵的啟停或提前或滯后，經常導致生產供水量不足或過供水，出現了水向外溢流造成污染環境和資源浪費等問題，即供水不足時影響生產，過供水又增加了生產能耗。為解決上述問題，對相關參數進行了嚴格的核實和計算，如回水池蓄水量、水泵實際流量、生產用水情況、每臺泵開啟關閉時回水池內的水位高度，兩類泵運行時間和間隔的長短等。傳感控制系統是根據實際掌握的具體參數精確設定的，實現了精準控制2臺泵的啟停運行，降低了水源的流失和能量消耗，確保了生產的連續性，避免了不規律的開停機情況，完全做到了對給供水系統自動、高效和規律的控制。上述精準有效的控制之所以能夠實現，是在所有參數已知或精確計算掌握后，再對系統合理設計、選擇、調整、設定后得以實現的。

二、用戶對傳感器工作原理及性能參數不熟悉

超聲波和雷達測量位距的原理不同，從而導致其運用范圍有一定的區別。雷達波傳導和被測物質的介電常數有關系，超聲波傳遞和被測物質的密度有關。如果是介電常數很低的物質，雷達的測量效果就要打一定的折扣。所以對固體物質的測量，建議使用廠家推薦的超聲波。

1.適用場合

雷達發射的是電磁波，不需要傳播媒介。超聲波是聲波中的一種，是一種機械波，是需要傳播媒介的。兩種波的發射方式也各不相同，超聲波是通過壓電物質的振動來發射的，不可能用在壓力較高或負壓的場合，一般只用在常壓容器。而雷達可以用在壓力高的地方。雷達的發射角度也比超聲波大。在窄小容器中不推薦使用非接觸式雷達，最好使用導波雷達。

2.精度與價格的優勢

（1）精度比較。雷達波傳導測量的精度一般比超聲波高。在測量精度要求高的地方，一般是選用高精度雷達。

（2）價格比較。一般情況下超聲波價格要比雷達低，而大量程的超聲波價格，總體上來說也還是比較高的。因此，具體選型時要根據具體工作及參數要求等，選擇計量范圍合適及功能適用的傳感器。用戶在這方面知識的了解上，還存在一定的短板，因而增加了選型、使用中的風險系數。信息工程已進入到一個高速網絡化的時代，動動手指，無所不在。同時，也給雷達、超聲波傳感器等提供了發揮優勢的機遇與空間。

為解決時宜性的問題，必須具有能夠針對性的了解一些知識的能力，使之相對變得更為簡單和直接。例如，公司曾服務過一個位置傳感器量用量比較大的企業，倉庫中積壓了一大批因選型失當又過了退換期的雷達傳感器，因為制度的原因，一直得不到有效處理而閑置，最終因過期失效而被毀掉。不但給企業經濟造成了重大損失，也使這些雷達傳感器未能發揮出真正的作用。

三、使用環境因素的影響容易被忽視

無論多么先進的工器具，也不是在什么場合都是萬能的，因為任何一門技術都有其局限性，任何一款產品也都有它的適應環境。如物位傳感器應用時，溫度、濕度、霧氣、粉塵、噪聲，以及酸堿度等諸多因素的影響和干擾，都是在選型之前必須要認真考慮的。例如，某石膏粉料倉控制用雷達料位計，使用過程中出現靈敏度不夠甚至失控狀態，經現場調研分析，是石膏粉落料過程中，飛濺入發射天線，一定時間后出現了吸潮板結，經過長時間越結越厚，影響了雷達波的發射和傳遞，以至出現測量偏差大，甚至失靈。為此,針對問題產生的原因，加裝了定期吹塵除灰裝置，上述現象得以解決。又如，某煤礦煤倉料位控制系統，初選料位傳感器是國外大品牌的雷達料位計，安裝調試完畢后，在試生產過程中暴露出反應遲滯、控制有效性不好等問題。經過專家現場分析后認為，雖然雷達料位計有較強的抗粉塵能力，但在抵抗介于粉塵和固體之間的粉團能力是否過關，值得探討。為此，經過模擬性試驗，發現效果確不理想。由于超聲波抗粉團的能力要優于雷達波，為此決定試裝超聲波料位計。通過實踐，其效果明顯優于前者，而且投入費用大大降低。

四、選型時的切實性及合理性意識淡薄

由于用戶的實際需求是第一位的，因此在保證滿足需求的同時，還應兼顧性價比高，合理性好的原則。而在實際操作中其實不然，投資者往往在品類繁多的產品面前，常常不自覺地忘記了選型及使用的目的。主要體現在：

（1）在廣告效應的引領下，往往會失去選擇方向，甚至夸大了需求；關系各方出于自身利益的考慮，一些設計者會去迎合需方；個別生產廠家會去推波助瀾，為把市場價格推高，有意把合同額做大。卻不愿意提供切實可行的建議，大多建議用戶選擇那些功能多及價格高的產品。

（2）避免盲目選型造成的不良后果。由于人為忽略選型的合理性、適用性，在增加了用戶成本投入的同時，產品應用中的有效性卻在降低，供需雙方合作的風險性在不斷增加；從長遠考慮，雙方的實際利益也都在受到傷害。例如，筆者曾經服務過一家公司，在中礦礦漿箱中安裝超聲波位置傳感器，其傳遞的位置信號，通過智能調節儀，變頻調節渣漿泵的轉速，從而實現流量控制。當時公司效益好，選型過程中有一個潛在的原則，即大廠優先、名牌優先和進口優先，而將性能、價格、售后等忽略了，結果選取的某款進口產品，因為選型不當和其他原因等，在應用過程中問題不斷，售后服務又跟不上，最后與供貨商交惡。這種不切實際的盲目選型，造成不良后果的情況，在企業經營管理過程中并不少見。

市場的需求千變萬化，日新月異的制造技術也在實現著產品的多樣化，從而滿足人們的各種需求。傳感器產品同其他產品一樣，越來越專業化、系列化。正是因為其產品種類繁多，專業化程度高，不管是設計方、使用方，對其性能及結構的了解往往不是很全面。此時生產廠家的積極參與，積極提供合理與必要的方案和建議，就顯得尤為重要。

五、安裝調試方案的可行性與規范性不強

一個產品無外乎有研發、生產、流通、安裝、調試、使用、報廢等環節。其中安裝調試在生產和應用中起著承上啟下的作用，直接或間接影響著設備后期使用、保養與修理等。如果安裝調試方法不當或安裝調試過程不規范，都會給后期使用帶來意想不到的后果。傳感器也不例外，規范的安裝過程和可靠的安裝方案與方法，能最大程度地保證后期使用的安全性、可靠性及方便性。如果不是改造類項目，建議系統設計時要對傳感器的安裝與使用做出合理安排，既為安裝提供便利條件，也能大幅度降低投資成本。

例如，筆者曾做過一個物位測量方面的安裝調試工作。當時需方要求在某排水井外稍近距離處，測量水位（不斷升高）下面的淤沙（不斷升高的）的上表面，到水層上表面的距離。傳統方法是在溢流井外壁上固定安裝物位計和液位計各1只，因為水位、泥位都是不斷上升的，要定期調整安裝位置和定期標定測量基準點。傳感信號通過數據傳輸計算轉換，可以實現物位的實時測量和報警，但需要購置安裝2件物位計，數據處理也相對復雜，使后期使用時的調整與標定工作較難，員工在操作時也有一定難度。經反復研究，最后采取在排水井壁上固定一個滑道，浮子沿滑道隨水位上升而移動，防水物位計固定在浮子上，并隨浮子上升，即測量的上基準點不變，標定調整工作只需1次；物位計只需1只；數據處理簡單，一次性安裝調整和標定；操作容易，投入降低。用戶非常滿意。