《自动化仪表与过程控制》课件2.2 物位的检测及仪表

2.2物位的检测及仪表2.2.1物位检测主要方法2.2.2静压式液位变送器2.2.3浮力式液位计2.2.4电气式物位传感器2.2.5核辐射物位计2.2.6声学式物位计2.2.1物位检测主要方法几个概念液位料位界面液位计料位计界面计按其工作原理分为直读式物位仪表静压式物位仪表浮力式物位仪表电气式物位仪表声学式物位仪表射线式物位仪表光学式物位仪表2.2.2静压式液位变送器1.工作原理图3-37静压液位变送器原理图图3-38压力表式液位计将静压变送器的一端接液相，另一端接气相因此敞口容器2.零点迁移问题图3-39负迁移示意图在使用静压变送器测量液位时，一般来说实际应用中，正、负室压力p1、p2分别为则

迁移和调零

都是使变送器输出的起始值与被测量起始点(可能为零，也可能不为零)相对应。

迁移

同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，它不改变量程的大小。图3-40正负迁移示意图图3-41正迁移示意图举例

某差压变送器的测量范围为0～5000Pa，当压差由0变化到5000Pa时，变送器的输出将由4mA变化到20mA，这是无迁移的情况，如图3-40中曲线a所示。负迁移如曲线b所示，正迁移如曲线c所示。3.用法兰式静压变送器测量液位图3-42法兰式差压变送器测量液位示意图1—法兰式测量头；2—毛细管；3—变送器

单法兰式

双法兰式

法兰式差压变送器按其结构形式分

为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器，如下图所示。2.2.3浮力式液位计

恒浮力物位检测包括浮标式、浮球式和翻板式等。

磁翻转式液位计可替代玻璃式液位计，用于测量敞口容器或密闭容器内的液位。UNS(UGS)系列彩色石英管液位计：浮球式液位开关变浮力式物位检测

2.2.4电气式物位传感器1.测量原理图3-43电容器的组成1—内电极；2—外电极两圆筒间的电容量C

当D和d一定时，电容量C的大小与极板的长度L和介质的介电常数ε的乘积成比例。

利用敏感元件直接把物位转换为电参数的变化。

电容式、电阻式、电感式2.液位的检测1—内电极；2—外电极；3—绝缘套；4—流通小孔

当液位为零时，仪表调整零点，其零点的电容为

非导电介质液位测量当液位上升为H时，电容量变为电容量的变化为导电液体液位测量1-内电极；2-绝缘套管；3-容器

内电极为直径为d的不锈钢或紫铜棒。外套聚四氟乙烯塑料绝缘管或涂以搪瓷绝缘层。当被测液体的液面上升时，引起棒状电极与导电液体之间的电容变大。

导电介质液位测量当液位高H=0时，传感器的起始电容为C0：ε0′—等效介电系数。ε0—绝缘导管或陶瓷涂层的介电系数当液位高为H

时，电容传感器的电容量C为：上两式相减，便得液位高为H

的电容变化量Cx：3.料位检测

用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间磨损较大，容易“滞留”，可用电极棒及容器壁组成电容器的两极来测量非导电固体料位。1—金属电极棒；2—容器壁

左图所示为用金属电极棒插入容器来测量料位的示意图。

电容量变化与料位升降的关系为图3-47料位检测优点

电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。缺点

需借助较复杂的电子线路。应注意介质浓度、温度变化时，其介电系数也要发生变化这种情况。2.2.5核辐射物位计

射线的透射强度随着通过介质层厚度的增加而减弱，具体关系式如下：图3-48核辐射物位计示意图1—辐射源；2—接受器特点

适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态的介质的物位测量，还可以测量高温融熔金属的液位。可在高温、烟雾等环境下工作。但由于放射线对人体有害，使用范围受到一些限制。五、磁致伸缩式液位计六、光纤液位计七、称重式液罐计量仪2.2.6声学式物位计

超声波物位计是采用压电晶体换能器（也叫超声波换能器）来发射和接收超声波，根据回声测距原理，利用