超音波式レベル計とレーダー式レベル計の違いは何ですか？

液面レベルは、工業プロセス監視における重要な測定対象パラメータの一つです。様々なタンク、サイロ、プールなどの連続液面レベル測定においては、現場環境の多様性から、あらゆる作業条件に対応できる液面計を用意することは困難です。

中でも、レーダー式レベル計と超音波式レベル計は、非接触式測定機器として広く用いられています。では、レーダー式レベル計と超音波式レベル計の違いは何でしょうか？これらの測定原理はどのようなものなのでしょうか？レーダー式レベル計と超音波式レベル計の利点は何でしょうか？

まず、超音波レベル計

一般的に、周波数が20kHzを超える音波を超音波と呼びます。超音波は一種の機械波であり、弾性媒体中の機械的振動が伝播する過程です。超音波は、高周波、短波長、小さな回折現象、優れた指向性といった特徴を持ち、光線となり、方向性を持って伝播することができます。

液体や固体における超音波の減衰は非常に小さいため、浸透能力が強く、特に光不透明固体では、超音波は数十メートルもの長さまで浸透できます。不純物や界面に遭遇すると顕著な反射が生じますが、超音波レベル測定はこの特性を利用したものです。

超音波探知技術において、どのような種類の超音波機器であっても、電気エネルギーを超音波放射に変換し、それを再び電気信号として受信する必要がある。この機能を果たす装置を超音波トランスデューサ、またはプローブと呼ぶ。

動作時、超音波トランスデューサは測定対象物の上方に配置され、下方に向かって超音波を発信します。超音波は空気中を伝搬し、測定対象物の表面で反射してトランスデューサに受信され、電気信号に変換されます。この信号を検出した後、電子検出部はそれをレベル信号に変換して表示・出力します。

2、レーダー式レベル計

レーダー式液面計の動作モードは超音波式液面計と同じで、レーダー式液面計も送信・反射・受信の動作モードを採用しています。違いは、超音波式液面計の測定は主に超音波トランスデューサに依存するのに対し、レーダー式液面計は高周波ヘッドとアンテナに依存する点です。

超音波式レベル計は機械波を利用するのに対し、レーダー式レベル計は超高周波（数ギガヘルツから数十ギガヘルツ）の電磁波を利用する。電磁波は光速で伝播し、その伝播時間を電子部品によってレベル信号に変換することができる。

もう一つの一般的なレーダー式レベル計は、導波管式レーダーレベル計です。

導波管式レーダー液面計は、時間領域反射率測定（TDR）の原理に基づいたレーダー液面計です。レーダー液面計の電磁パルスは、鋼製ケーブルまたはプローブに沿って光速で伝搬します。測定対象媒体の表面に到達すると、パルスの一部が反射してエコーとなり、同じ経路をたどってパルス発信装置に戻ります。送信機と測定対象媒体表面との距離は、パルスの伝搬時間に比例し、この伝搬時間中に液面高さが算出されます。

第三に、レーダー式レベル計と超音波式レベル計の長所と短所について

1. 超音波の精度はレーダーほど良くない。

2. 周波数とアンテナサイズの関係から、周波数が高いレーダー式レベル計は小型で設置が容易である。

3. レーダーの周波数が高いほど波長が短くなり、傾斜した固体表面での反射率が向上するため。

4. レーダーによる測定の死角は超音波よりも小さい。

5. レーダー周波数が高いため、レーダービームの角度が小さく、エネルギーが集中し、エコー能力が向上すると同時に、干渉を回避するのに役立ちます。

6. 機械波を使用する超音波レベル計と比較して、レーダーは基本的に真空、空気中の水蒸気、粉塵（黒鉛、フェロアロイなどの高誘電率粉塵を除く）、温度や圧力の変化の影響を受けません。