3D物位掃描儀與雷達(dá)物位計(jì)的對比

1 工作原理比較

1.1 3D掃描儀的工作原理

3D掃描儀由三個(gè)發(fā)射天線、信號(hào)驅(qū)動(dòng)、電子電路三個(gè)部分構(gòu)成。內(nèi)部產(chǎn)生3-10KHz的低頻脈沖，通過三個(gè)天線構(gòu)成的陣列傳輸?shù)皖l脈沖，發(fā)射的脈沖達(dá)數(shù)千個(gè)點(diǎn)，每個(gè)脈沖都有良好的方向性，數(shù)千個(gè)點(diǎn)的脈沖對料面進(jìn)行掃描，并接收儲(chǔ)倉、倉庫或容器內(nèi)物料所返回的脈沖回波，通過儀表電子電路和計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)，測量每個(gè)回聲的時(shí)間/距離，設(shè)備的數(shù)字信號(hào)處理器對接收的信號(hào)進(jìn)行采樣和分析，從而測出的物位的高低、體積和質(zhì)量。通過一種特殊的算法將來自掃描器的數(shù)據(jù)組合起來，并通過3D方式呈現(xiàn)容器內(nèi)物料的實(shí)際分布情況，在計(jì)算機(jī)屏幕上成像.

3D掃描儀以其*可視三維成像技術(shù)、獨(dú)樹一幟的軟件設(shè)計(jì)和高粉塵穿透技術(shù)，它傳播速度不受粉塵、蒸汽及介質(zhì)電常數(shù)的影響，適用各種固體物料的物位的測量，它的三個(gè)獨(dú)立的發(fā)射接收系統(tǒng)和定向技術(shù)解決了其它儀表的單點(diǎn)測量的誤差問題和散射回波丟失的問題，尤其在冶金、水泥行業(yè)采用3D物位測量占踞了不可動(dòng)搖的地位，成為這個(gè)行業(yè)物位測量的是當(dāng)之無愧的。

1.2 普通雷達(dá)的工作原理

用發(fā)射能量很低的極短的微波脈沖通過天線系統(tǒng)發(fā)射并接收。雷達(dá)波以光速運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)間可以通過電子部件被轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)。一種特殊的時(shí)間延伸方法可以確保極短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定和的測量.即使工況比較復(fù)雜的情況下，存在虛假回波，用的微處理技術(shù)和調(diào)試軟件也可以準(zhǔn)確的分析出物位的回波。它適用于液體，漿料，及顆粒的物位進(jìn)行非接觸式測量，且在溫度，壓力變化大，有惰性氣體及揮發(fā)的場合也能正常工作。

雷達(dá)料位計(jì)采用單點(diǎn)測量技術(shù)，這對于表面凹凸不規(guī)則的固體料面而言，它只能測量某一點(diǎn)的物料高度，不能反映出真實(shí)的物位高度，因此它的測量誤差是不可忽視的，另外如受到空氣中粉塵、低介電常數(shù)、物料安息角及不規(guī)則的料面的影響，造成信號(hào)衰減、穿透能力降低、回波丟失，應(yīng)用的效果也不盡人意。

2 市場應(yīng)用效果比較

2.1 目前市場現(xiàn)狀

多年來物位測量始終是水泥行業(yè)測量的一大難題，物位測量一直沒有好的解決辦法。近幾年來超聲波、微波技術(shù)發(fā)展很快，廣泛的應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，也是現(xiàn)今應(yīng)用zui廣泛的非接觸式物位測量方法，在水泥廠原料大多是顆粒狀物料，少數(shù)是塊料，如石灰石、原煤、頁巖等，其半成品熟料也是顆粒狀物料，儲(chǔ)存在庫或倉里，都存在物料的安息角，但也有反射介面。在水泥廠還有生料均化庫和粉煤灰?guī)欤喑善穾臁⑦@些物料全是粉料，非常難測其料位。在庫里的粉料表面非常疏松，微波反射相當(dāng)困難。

2.2 普通雷達(dá)應(yīng)用效果

目前已有許多水泥廠用纜式雷達(dá)料位計(jì)測量水泥庫和粉煤灰?guī)斓牧衔唬矎V泛應(yīng)用于水泥行業(yè)中的水泥倉、生、熟料倉等，但由于高粉塵、不規(guī)則的料面等因素的影響，這些原理的儀表的技術(shù)特點(diǎn)得不到*發(fā)揮的，如重錘其機(jī)械內(nèi)部易落灰塵影響測量效果；機(jī)械磨損較嚴(yán)重，需經(jīng)常維護(hù)，花費(fèi)較大；重錘易發(fā)生被物料埋住現(xiàn)象，發(fā)生掉錘頭、斷帶故障。 如使用雷達(dá)、在其高粉塵下回波丟失、經(jīng)常出現(xiàn)跳動(dòng)、導(dǎo)致測量根本不準(zhǔn)確。

目前有很多國外物位測量儀表廠家進(jìn)入到中國市場，測量原理各不相同，但是都是采用單點(diǎn)測量技術(shù)，這對于表面凹凸不規(guī)則的固體料面而言，它只能測量某一點(diǎn)的物料高度，不能反映出真實(shí)的物位高度，因此它的測量誤差是不可忽視的。

2.3 3D物位掃描儀應(yīng)用效果

2010年底3D物位掃描儀進(jìn)入水泥業(yè)，它設(shè)計(jì)*，融于材料、電子信息等*，無論是對于大型的料倉、開放性料倉、倉庫還是開放式的堆場，3D物位掃描儀都有良好應(yīng)用，尤其是水泥行業(yè)，因?yàn)樵撔袠I(yè)的料倉多為錐度結(jié)構(gòu)，物料表面凹凸不規(guī)則，3D物位掃描儀可以通過3DLevel Manager管理軟件直觀的在PC機(jī)上真實(shí)的反映出實(shí)時(shí)的物料表面狀態(tài)、體積、物料的平均高度、物料的zui高點(diǎn)和zui低點(diǎn)及質(zhì)量等測量信息，并對料倉內(nèi)的料面形成三維圖像，更加方便用戶對料倉內(nèi)的進(jìn)料情況的實(shí)時(shí)了解。當(dāng)用戶選擇了高粉塵環(huán)境條件比較惡劣的環(huán)境安裝使用后，對測量效果非常滿意。

2.4 3D物位掃描儀的技術(shù)性能特點(diǎn)和優(yōu)勢

（1）3D掃描儀的使用壽命在10年以上。

（2）3D掃描儀采用多點(diǎn)掃描模式，多點(diǎn)測量，形成上千個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，對每一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行分析采集，形成對料位的覆蓋，更加準(zhǔn)確的顯示實(shí)際料位。 可是顯示zui高點(diǎn)，zui低點(diǎn)，平均值。

例如筒倉尺寸: 直徑=10m, 高度=20m,頂部和底部為45 度角的椎體.測量精度如下

3DLevelScanner 測量精度= 1.55%

激光 測量精度= 16%

普通雷達(dá)：單點(diǎn)測量，只能測量某一個(gè)點(diǎn)的料位高度，誤差大，而且無法準(zhǔn)確的顯示整個(gè)料倉實(shí)際料位。

（3）3D掃描儀是世界上*可以高精度體積、物位測量的物位計(jì),用戶比較直觀的檢測到的體積等相關(guān)數(shù)據(jù)。

普通雷達(dá)：無法測量體積。

（4）3D掃描儀采用3-10Khz低頻發(fā)射脈沖，信號(hào)衰減小，可以穿透濃度較高的粉塵，解決了客戶高粉塵工況下測量的難題。

普通雷達(dá)：高頻電磁波，信號(hào)衰減極大，無法穿透粉塵，無法準(zhǔn)確測量。

（5）3D掃描儀具有3個(gè)獨(dú)立的發(fā)射器發(fā)送接收信號(hào)天線，廣闊的波束角覆蓋整個(gè)料位的表面更加可靠的測量。

普通雷達(dá)：單一發(fā)射系統(tǒng)，更無法覆蓋，測量誤差大。

（6）3D掃描儀三個(gè)發(fā)射器發(fā)射脈沖對物料表面多點(diǎn)掃描后形成3維圖像，準(zhǔn)確直觀的反映進(jìn)出料的情況，實(shí)現(xiàn)真正的可視化，使用戶隨時(shí)了解物料的實(shí)情況，防止意外的發(fā)生，排除安全隱患。APM公司3D物位掃描儀必須具備以下基本的條件方可實(shí)現(xiàn)成像：

（1）必須選用MV或MVL型號(hào)具有三維成像功能3D物位掃描儀，其它型號(hào)沒有成像功能。

（2）必須安裝APM系統(tǒng)管理軟件。

（3）相關(guān)的通訊接口，如RS485/232或HART連接模塊。普通雷達(dá)：無法成像，無法反映整個(gè)料倉的料位信息。

（4）3D掃描儀依靠*的震動(dòng)自清潔功能，當(dāng)料倉內(nèi)粉塵很大，發(fā)射器外部沾滿灰塵內(nèi)部仍舊很干凈，免去人工定期清理維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的自動(dòng)化。

普通雷達(dá)：沒有自潔功能，在粉塵大、粘粘大的介質(zhì)中喇叭口被堵塞，喪失測量能力，需要人工的清理維護(hù)。

（5）3D掃描儀可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，實(shí)時(shí)的對料位進(jìn)行監(jiān)控，客戶無論何時(shí)何地都可以輕松了解料倉內(nèi)的情況，料倉內(nèi)存在問題時(shí)可遠(yuǎn)程解決，節(jié)省了售后維護(hù)，設(shè)備檢修等的人力、物力資源。當(dāng)3D掃描儀接入DCS/PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)進(jìn)出料的速度大小控制進(jìn)出料皮帶傳送機(jī)連鎖反應(yīng)，以達(dá)到控制料倉內(nèi)物料的進(jìn)出量的均衡，讓用戶更輕松，便捷的管理企業(yè)的生產(chǎn)能力和了解倉儲(chǔ)情況.

普通雷達(dá)：無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，監(jiān)控方式單一。維護(hù)和設(shè)備的檢修必須人員現(xiàn)場解決,這樣不僅浪費(fèi)了人力物力資源還浪費(fèi)了財(cái)力.

（6）3D掃描儀可以接入無線網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)場信號(hào)通過無線傳輸?shù)街锌厥遥∪チ瞬季€、架橋、維護(hù)等人力資源。

普通雷達(dá)：必須使用信號(hào)線傳輸，需要人工布線，線路傳輸會(huì)有信號(hào)衰減，且線路的老化需要更換等。

（7）3D掃描儀可以全面的顯示zui大、zui小、平均的料位高度或距離，體積百分比，體積質(zhì)量，同時(shí)3D料位計(jì)測量顯示溫度。

普通雷達(dá)：只能顯示料位高度或距離。

（8）3D掃描儀可以通過柔性連接將表頭與探頭分開，在異地顯示，對表頭有更好的保護(hù)，同時(shí)省去加裝2次表等異地顯示的工作和費(fèi)用。

普通雷達(dá)：無法分體顯示，同時(shí)需要加裝2次表才能異地顯示。

（9）3D掃描儀采用*的技術(shù)，能夠的測量各種類型，形狀和大小的儲(chǔ)倉和露天倉庫中存放的散裝固體和粉末，并且不受介電常數(shù)的限制，*的特點(diǎn)保證它可以應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，具有廣闊應(yīng)用市場。

普通雷達(dá)：受介電常數(shù)和介質(zhì)種類的限制，應(yīng)用范圍也受到限制。