HG第三章检测仪表与传感器(物位检测)汇编.ppt

第四节 物位检测及仪表 常用测物位原理和仪表 一、直读式物位仪表 二、浮力式物位仪表 2. 浮筒式液位计 浮筒式液位计 三、差压式液位变送器 1、工作原理（续） 2、差压式变送器测液位时的零点迁移问题 负迁移 负迁移（续） 正迁移 正、负迁移示意图 四、 电容式物位仪表 2、同心圆柱式电容器的公式 3、测量非导电介质的电容式液位计 电容量的变化与液位的关系 4、测量导电介质的单电极电容液位计 五、核幅射式物位仪表 2、核幅射式物位仪表的组成 核幅射式物位仪表－图例 3、核幅射式物位仪表的特点 六、超声波物位仪表 2、超声波的特点 3、声速的补偿 一种具有声速温度补偿功能的物位计 小结 * 物位：液位、料位、分界面（界位）的总称。 液位：容器中液体表面的高低； 料位：容器中固体的堆积高度； 界面：两相物质的交界面。 物位检测的作用 ①确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算； ②为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内； ③对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。 直读式：玻璃管液位计 应用浮力原理测量物位：浮力式（恒浮力、变浮力） 应用静压原理测量物位（差压式液位变送器） 应用电容原理测量物位：电容式 放射性同位素法（核幅射式） 超声波式（应用超声波反射检测物位） 玻璃管液位计 是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过标尺读出液位高度。 分：恒浮力（浮子）和变浮力（沉筒） 恒浮力法液位测量示意图 恒浮力法测液位是依据力平衡原理，通常借助浮子一类的悬浮物，浮子做成空心刚体，使它在平衡时能够浮于液面。当液位高度发生变化时，浮子就会跟随液面上下移动。因此测出浮子的位移就可知液位变化量。 例：钢带浮子式液位计 这是一种最简单的液位计，一般只能就地显示。 浮筒式液位计属于变浮力液位计，当被测液面位置变化时，浮筒浸没体积变化，所受浮力也变化，通过测量浮力变化确定出液位的变化量。浮筒式液位计原理如图所示。 图中：1-浮筒；2-弹簧；3-差动变压器 。 它是用弹簧平衡浮力，用差动变压器测量浮筒位移，平衡时压缩弹簧的弹力与浮筒浮力及重力G平衡。即： 式中 k——弹簧刚度(N／m)； x——弹簧压缩量(m)； ? ——液体密度(kg／m3)； H——浮筒浸入深度(m)； A——浮筒截面积(m2)。 液位高度变化与弹簧变形量成正比。弹簧变形量可用多种方法测量，既可就地指示，也可用变换器(如差动变压器)变换成电信号进行远传控制。 利用差压或压力变送器可以方便地测量液位。 1、工作原理 通过液柱静压的方法对液位进行测量。 敞口容器：多用直接测量容器底部压力的方法。如图所示，测压仪表通过导压管与容器底部相连，由测压仪表的压力指示值，便可推知液位的高度 。 压力表测量液位原理 式中 ：P—测压仪表指示值 ；H—液位的高度； ρ—液体的密度；g—重力加速度。 其关系为： 密闭容器： P+:正压室压力； P-:负压室压力； H ＋ － P+ P- P 压力或差压与液位成比例关系，可以用压力表按液位直接进行刻度。 H=0时，?P＝0; 在实际应用中，较复杂。 当H=0时，?P＝0，经常难以满足。 安装位置条件的不同，使仪表存在着零点迁移问题。 先看：无迁移情况 H ＋ － P1 P2 P 特征：差压变送器的正压室取压口正好与容器的最低液位（Hmin=0）处于同一水平位置。作用于变送器正、负压室的差压ΔP与液位高度H的关系为ΔP=Hρg。 当H =0时，正负压室的差压ΔP=0，变送 器输出信号为4mA 当H= Hmax时，差压ΔPmax=ρgHmax， 变送器的输出信号为20 mA， 差压变送器的正、负压室的压力分别为 正、负压室的压差为 当被测液位H=0时，ΔP= -（h2-h1）ρ2g 0，使变送器在H=0时输出电流小于4 mA；H=Hmax时，输出电流小于20 mA。 因此必须调整变送器的零点，使得：H=0时，输出电流等于4 mA；Hmax=0时，输出电流等于20 mA。 当被测液位H=0时，ΔP= -（h2-h1）ρ2g 0，因此必须调整变送器的零点，使得：H=0时，输出电流等于4 mA；ax=0时，输出电流等于20 mA。 0，0 4 20 ΔP (Pa) ΔPmax I0(mA) 变送器的安装位置与容器的最低液位（H=0）不在同一水平位置 。 正、负压室的压力分别为： 正、负压室的压差为： 当被测液位H=0时，ΔP=h1ρg 0，从而使变送器在H=0时输出电流大于4 mA；H