西門子雷達和超聲波物位計在位于海拔3990米的四川省甘孜地區(qū)白玉縣呷村四川鑫源礦業(yè)公司的各種料倉上的應用和技術特點。

四川省甘孜地區(qū)白玉縣呷村銀多金屬礦位于四川省甘孜州白玉縣昌臺區(qū)麻邛鄉(xiāng)境內(nèi)，目前已探明的礦石儲量為781萬噸，其中含銀1867.53噸、銅8.09萬噸、鉛40.09萬噸、鋅65.19萬噸、金5.198噸。資源潛在價值達二百多億元人民幣，礦山遠景儲量亦十分可觀，被譽為全國多金屬礦“三大明珠”之一。該礦由西部礦業(yè)公司、中國華北冶金建設公司、甘孜州玉發(fā)礦業(yè)有限公司、四川省峨眉山403建設工程公司等6家股東組成的鑫源公司進行開發(fā)。并于2006年8月份正式竣工投產(chǎn)（如圖1）。

　　該礦的竣工投產(chǎn)，標志著西部礦業(yè)向外省邁出可喜步伐，對于加快民族地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、提供就業(yè)機會、發(fā)展相關產(chǎn)業(yè)等將起到積極的推動作用。

　　一、挑戰(zhàn)

　　由于呷村銀多金屬礦所處的位置海拔較高，基建總包方中國華冶集團公司一直都很擔心各種儀表是否能過克服海拔高度的影響而正常工作。這其中用于測量各種礦物料倉的物位儀表對整個系統(tǒng)來說比較重要–既需要通過穩(wěn)定準確的物位測量來對料倉的高度進行控制，提高生產(chǎn)效率；也需要通過料位測量實現(xiàn)資產(chǎn)管理的目的。中國華冶以前使用過西門子各種物位計，對西門子物位計的性能比較熟悉，也比較放心。因此，中國華冶再次找到西門子公司尋求物位解決方案。經(jīng)過和技術人員的確認，得知西門子雷達物位計曾在西藏海拔3950m的水泥廠使用了多年，工作一直正常；但對于超聲波物位計能否正常使用在海拔這么高的位置，一直不能肯定：畢竟高海拔的位置空氣相對稀薄，而且溫度較低，而超聲波物位計的工作會受到環(huán)境的影響。經(jīng)查，超聲波物位計使用過的zui高的海拔高度約為2000m，從未在近4000m的海拔高度使用過。

　　要使用物位計測量呷村銀多金屬礦的各種料倉的料位，除了要克服各種料倉的不規(guī)則料面形成的漫反射而造成的聲波能量損失外，還要克服高海拔位置稀薄的空氣對聲速的影響，以及低溫環(huán)境對儀表的考驗。

　　二、解決方案

　　zui終確定解決方案是采用超聲波料位計和雷達物位計結合的方式來解決不同性質(zhì)的料倉的物位測量：對于高度在15米以內(nèi)而且物料顆粒度較大的料倉，選用Multiranger超聲波物位計（如圖2）和各種不同量程的超聲波換能器；而針對量程較大（15米以上）或粉塵揚起較大的應用，則選擇了西門子的固體型雷達LR400。

　　超聲波物位測量解決方案

　　西門子超聲波物位測量技術在世界上一直是處于地位，它具有很多*的技術特點及以技術。

　　聲阻匹配技術

　　不同于其他公司的產(chǎn)品，西門子采用了一種聲阻匹配的技術來作為測量固體料位的主要技術。采用低密度的介質(zhì)緊貼在超聲波發(fā)射表面，以降低超聲波探頭聲阻，使發(fā)生的超聲波能量衰減大到zui小。這也是目前所有的超聲波固體測量技術中成本zui低、可靠性zui高、應用的一種技術。據(jù)測試，采用聲阻匹配技術的超聲波探頭比普通的超聲波探頭的性能要提高5~6倍。

矩陣式聲源系統(tǒng)

　　當量程增加時，超聲波探頭的發(fā)射能量也需要大大的增加，同時也需要降低發(fā)射頻率來減少超聲波能量在長距離的傳輸中衰減。但是采用以上技術，也會帶來一些“副作用”：波束角增大；超聲波能量發(fā)散；探頭表面的“自清潔”功能不明顯，容易粘結物料；較低的發(fā)射頻率容易受到自然噪聲的干擾；精度低等一系列問題。

　　西門子公司采用矩陣式聲源系統(tǒng)克服了上述技術的缺點。它選擇使用了多個（不是一個）晶振作為發(fā)射源；相對于普通的超聲波探頭，它的發(fā)射頻率更高，波束角更?。芍?º），表面的震動能量更大，“自清潔”的作用更明顯；抵御環(huán)境噪聲的能力也更強。