自动检测技术物位测量ppt课件

1、第七章第七章 物位测量物位测量郑丹丹郑丹丹 GFW（1恒浮力法液位测量恒浮力法液位测量W：浮子重力；：浮子重力；F：浮子所受浮力；：浮子所受浮力；G：平衡物重力。：平衡物重力。24DFHg由于仪表各部分具有摩擦，所以只有在浮力由于仪表各部分具有摩擦，所以只有在浮力 达到一定数值达到一定数值 ，能克服摩擦时，浮子才能，能克服摩擦时，浮子才能开始动作，这就是仪表产生不灵敏区的原因。开始动作，这就是仪表产生不灵敏区的原因。（1恒浮力法液位测量恒浮力法液位测量FF24HFDgHF表示不灵敏区表示不灵敏区（1恒浮力法液位测量恒浮力法液位测量凯泰克凯泰克KM26磁耦合

2、液位计磁耦合液位计应用原理图应用原理图凯泰克凯泰克KC99 磁耦合液位计磁耦合液位计防漏防磁指示型远传型密封壳体保护附近不可有强磁场舌簧管（1恒浮力法液位测量恒浮力法液位测量水平轴NNNNS径向充磁干簧管铁片（1恒浮力法液位测量恒浮力法液位测量gAHWcx初态：初态：gxHHAWxxc)()(末态：末态：上两式相减：上两式相减：xgAcHgAxHxc1)(目的：测出较小的目的：测出较小的x，得到较大的液位变化，得到较大的液位变化Hc弹性刚度系数，弹性刚度系数，N/m；x弹簧拉伸位移，弹簧拉伸位移，m；A浮筒的截面积，浮筒的截面积，m2；H浮筒被液体浸没的高度浮筒被液体浸没的高度,m，被测液体的

3、密度，被测液体的密度，kg/m3;g 重力加速度，重力加速度，m/s2。 其中：其中：液位变化液位变化力的变化力的变化机械位移机械位移位移传感器位移传感器电信号电信号gAHWcx初态：初态：gxHHAWxxc)()(末态：末态：液位变化液位变化扭力矩变化扭力矩变化扭转角变化扭转角变化 角位移传感器角位移传感器电信号电信号通过测得容器内液柱高度产生的通过测得容器内液柱高度产生的静压实现液位测量。静压实现液位测量。BApppHg 注意：注意： 测压基准点与最低液位一致测压基准点与最低液位一致 （a适合粘度较小、洁净液体的液位测量。适合粘度较小、洁净液体的液位测量。gHpp0gHpB（a）（b）差压

4、变送器作用是将输入差压差压变送器作用是将输入差压420 mA：=0 P =0 I4 mA; =max P= Pmax 20 mAPP gP-P 11222 1P=H1g1当当=时时P= C 调节迁移机构调节迁移机构: 当当P= C时时= 0 。 当当 = max时时P= max1+ CI=20mA说明说明: 调整的压差调整的压差是作用于正压室是作用于正压室 且且 附加静压附加静压0正迁移！正迁移！pgHHgHHm00)()(gpgHHHm)()(000注：负压室要处于上层介质中，且不高于上表面注：负压室要处于上层介质中，且不高于上表面当液位高度为当液位高度为0 0时，传感器电容时，传感器电容量

5、量C0C0为为dDLC000ln2当液位高度为当液位高度为H时，传感器电容时，传感器电容量量CH 为为7.3.1 导电液体的液位测量导电液体的液位测量dDHdDHdDHCln2ln2ln2002lndDCHD0D，且，且0液位由液位由0增加到增加到H，传感器电容变，传感器电容变化量化量C为：为：dDLC000ln2通过分析传输电流的波动方通过分析传输电流的波动方程，得射频导纳定理）：程，得射频导纳定理）：ggCR11ggZRj C挂料的等效阻抗为：挂料的等效阻抗为：),.2 , 1(24nkkt当：当：进行测量。进行测量。ggCR1凯泰克凯泰克K-Tek超声波液位超声波液位/料位计料位计声波遇

6、到两相界面时会声波遇到两相界面时会发生反射发生反射气介声速气介声速高出最高高出最高液位液位测量盲区测量盲区约约1m带温度探头的超声波液位计带温度探头的超声波液位计带有声速校正杆的超声波液位计带有声速校正杆的超声波液位计 00tthh vth002vth2tt0hh0H HH H导导波波管管vtH21雷达液位计雷达液位计导波雷达液位计导波雷达液位计德国德国E+H FMR230 雷达液位计雷达液位计用于液体、颗粒及浆料物位的用于液体、颗粒及浆料物位的连续非接触测量。连续非接触测量。测量不受介质变化、温度变化、测量不受介质变化、温度变化、惰性气体及蒸汽的影响；惰性气体及蒸汽的影响；喇叭式天线，频率喇

7、叭式天线，频率6 GHz；量程量程20 m，精度，精度3mm；两线制，两线制，HART协议；协议；西门子西门子SITRANS LR400 雷达液位计雷达液位计适于测量高粉尘固体物料适于测量高粉尘固体物料和低介电常数液体物位。和低介电常数液体物位。连续波调频工作方式；连续波调频工作方式；工作频率工作频率24 GHz；量程量程50 m，精度，精度60 mm；两线制，两线制，HART协议；协议；现场本安型的红外手持编程器对仪表进行编程。现场本安型的红外手持编程器对仪表进行编程。德国科隆德国科隆(KROHNE) BM70P 雷达液位计雷达液位计液体和液化气的液位测量。液体和液化气的液位测量。工作频率工

8、作频率8.99.9 GHz；量程量程35 m；精度精度: 110 m时，时，1mm 10 m时，时，0.01% 示值误差示值误差具有改进信噪比的微波窗，高灵敏性，具有改进信噪比的微波窗，高灵敏性，动态响应达动态响应达 140 dB 。t t发射脉冲发射脉冲接收脉冲接收脉冲计数时钟计数时钟N个N个若计数时钟频率为若计数时钟频率为f，从发射脉冲瞬间触发计数到接收，从发射脉冲瞬间触发计数到接收脉冲瞬间停止计数，共有脉冲瞬间停止计数，共有N个计数脉冲，个计数脉冲，则传播时间则传播时间t为为fNt vtH21vtH21由由得得fvtvH22其中其中 tt计数脉冲周期计数脉冲周期 f f计数脉冲频率计数脉

9、冲频率 HH液位分辨率液位分辨率电磁波速度即光速）电磁波速度即光速） m/sm/s， HH1.5 mm1.5 mm 计数脉冲频率为计数脉冲频率为8103vGHzHzf1001011psst101011而当前集成电路的运算速度为几十而当前集成电路的运算速度为几十MHz，相差，相差几个数量级，必须另寻出路！几个数量级，必须另寻出路！ 被测信号是周期为被测信号是周期为T的周期性信号，采样周期为的周期性信号，采样周期为T+t，每周期只采一个瞬时值，等效采样周期为，每周期只采一个瞬时值，等效采样周期为t。周期性重复的高频信号均可采用此方法，降低采样频周期性重复的高频信号均可采用此方法，降低采样频率。率。

10、原理原理等效时间采样法在时间量检测中的应用等效时间采样法在时间量检测中的应用t最小分辨时间为发射与采样信号周期差值，又称最小分辨时间为发射与采样信号周期差值，又称等效采样周期，只要满足两信号周期之差为等效采样周期，只要满足两信号周期之差为t10ps。举例：举例：发射时钟发射时钟628.0000008 10fMHzHz2125000Tps采样时钟采样时钟618.0001568.000156 10fMHzHz相应的，相应的，1124997.6Tps0212.4tTTps前已述，分辨前已述，分辨H=1.5mm液位，等效采样周期液位，等效采样周期t10ps故，若实测距离故，若实测距离 hD6.182m

11、第第n个采样脉冲可测到反射波，求个采样脉冲可测到反射波，求n？pstt6 . 940pst6 . 9mhD182. 6psvhtDD3 .41213103182. 6228tntD05.42936 . 93 .41213ttnD若取若取n=4294，则发射接收，则发射接收4294次完成测量，次完成测量，用计数器计数用计数器计数n，即可测出，即可测出tD，进而求出，进而求出hD。mspst16. 242944125000需时需时2125000Tps1124997.6Tps验验 算算n=4293n=4293n=4294n=4294mvth9118. 6106 . 942931032121128mv

12、th4318. 6106 . 942941032121128今测得今测得n=23654,n=23654,求求h:h:mvth062.34106 . 92365410321211287.5.4 连续波调频法连续波调频法调频连续波调频连续波接收到的信号接收到的信号频率与发出的频率与发出的信号频率之差信号频率之差stssTBkktkffTtT221210：调制斜率时当stssTBkktkffTtT221210：调制斜率时当stssTBkktkffTtT221210：调制斜率时当Rvth21kftdRtfrf时间差时间差RtdfdsSdRfBvTTBfvtvh422121液位高度液位高度stssTBk

13、ktkffTtT221210：调制斜率时当7.5.4 连续波调频法连续波调频法ftfrf磁致伸缩效应：铁磁材料和亚铁磁材料在磁致伸缩效应：铁磁材料和亚铁磁材料在居里点温度以下，于磁场中被磁化时，会居里点温度以下，于磁场中被磁化时，会沿磁化方向发生微量伸长或缩短的现象。沿磁化方向发生微量伸长或缩短的现象。AT100磁致伸缩液位计磁致伸缩液位计应用原理图应用原理图AT500磁致伸缩液位计磁致伸缩液位计美国凯泰克美国凯泰克(K-Tek)工作原理：磁浮子产生一个轴向磁场，工作原理：磁浮子产生一个轴向磁场，电流脉冲产生一个脉冲周向磁场，两磁电流脉冲产生一个脉冲周向磁场，两磁场相遇时合成倾斜磁场，产生磁致伸缩场相遇时合成倾斜磁场，产生磁致伸缩效应。波导管内的敏感元件由特殊磁效应。波导管内的敏感元件由特殊磁致伸缩材料制成出现扭曲变形机械致伸缩材料制成出现扭曲变形机械变形振动），应变脉冲的超声波信号向变形振动），应变脉冲的超声波信号向两端传播。两端传播。补充作业：补充作业：1、一台脉冲式雷达液位计，发射脉冲信号