伺服液位计测量原理

伺服液位计测量原理（完整版）

实用资料

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伺服液位计测量原理

854XTG伺服液位计：基于阿基米德原理，测量浮子处于被测液体的表面，

测量浮子的底部通常沉入液面1~2m此时，测量浮子受到其本身的重力和液体

的浮力（阿基米德浮力原理），在测量钢丝上则表现为测量浮子所受重力和浮力之

合力，即测量钢丝上的张力。

当液位静止时，测量浮子处于相对静止状态。此时，测量钢丝、测量鼓及力传

感器以杠杆滑轮原理构成力平衡，工厂给定静止状态下测量钢丝上的张力为

208g,力传感器不断地检测到平衡张力为208g之对应频率。

当液位下降时，测量浮子所受浮力减小，则测量钢丝上的张力增加，张力的改

变立即传达至力传感器的张力丝上，使其拉紧，检震器检测到张力丝上的频率增

加，伺服控制器随即发出命令，令伺服电机带动测量鼓逆时针转动，伺服电机以

0.05mm的步幅放下测量钢丝，测量浮子不断地跟踪液位下降的同时，计数器记录

了伺服电机的转动步数，并自动地计算出测量浮子的位移量，即液位的变化量。

当液位上升时，这个过程相反。

油水界面的测量，只要将平衡张力改为120g,测量浮子则会自动地穿过油层

到达油水界面，通过测量浮子的位移量，即可算出水位的高度。

在测量液位的基础上，通过使用高精度的力传感器、独特的算法和经过标定的

密度测量浮子，可以进一步测量产品的密度。854XTG伺服液位计可以测量产品液

位以下10个点的密度，通过平均计算可以获得产品的伺服密度和10个点的密度分

布信息。

HoneywellEnraf公司集合了现代高精度伺服技术和数字处理技术，在原有伺

服液位计技术的基础上开发的第6代854系列伺服液位计，投放市场近30年，展

现了它高度的可靠性能和全面的测量功能，得到了用户的充分认可。

外置液位计

[MC；

01000373

[HEJ

13L129-61

使

用

说

明

书

陕西声科电子科技

声呐外贴式液位计使用说明

1

1产品概述

声呐外置液位计（以下简称液位计）采用了先进的信号处理技术及高速信号处

理芯

片，突破了容器壁厚的影响，实现了对密闭容器内液位高度的真正非接触测

量。声呐传

感器（探头）安装于被测容器外壁的正下方（底部），无需对被测容器开孔、

安装简易、

不影响生产。可实现对高温、高压密闭容器内的各种有毒物质、强酸、强碱及

各种纯净

液体的液位进行精确测量。液位计对液体介质和容器的材质无特殊要求，并采

用隔爆设

计，满足防爆要求，可广泛使用。

声呐外置液位计按照企业标准Q/SK001-2021制造。

2工作原理

液位计以专用声呐处理技术为系统内核，实现了超高速的数字信号处理功能。

处理

后的液位高度数值准确，无需CPU再作分析、比较、判断。CPU获取液位数

值后，可送

NVRAM存储、送数码显示器显示。此外仪表可输出（4~20mA标准信号或通

过RS-485接

口将测量结果输出至计算机（或二次表）。

如图1所示，测量液位时，经过调制过的声波信号从传感器发射出去，经过液

面反

射回来后由传感器险测到回波信号。回波信号经过预处理、加工、后处理后直

接准确给

出时间I,CPU根据数字模型表述关系计算出液面高度。

24-xx=atvH

H：液位高度

a：修正系数

v：声呐在液体中传播的声速

t：声纳波从发射到返回所用的时间

声呐外贴式液位计使用说明

2

图1

3性能指标

量程规格：3m、10m、20m、30m、50mo

显示分辨率：lmm

短时间重复性：lmm

测量误差：±0.1%FS,±0.2%FS（罐壁过厚、压力温度不稳可能影响精度）。

迁移量：±10m

电流输出：4〜20mA,最大负载750Q

通信：RS-485、Hart、Modbus、Ethernet、红外

液位计主机使用环境温度：-40C~+60℃

传感器使用环境温度：-40℃~+100℃,（可定制宽温传感器）。

使用环境湿度：（15%~100%RH

防爆标志：ExdIICT6

外壳防护：IP65、IP67

液位显示：6位OLED显示（单位：m）或6位段式液晶显示（单位：mm）

盲区：当液位在盲区或测不出时，则液晶屏会显示“DEAD”。

4应用条件

4.1介质纯净度：

液体中不能有密集气泡；

液体中不能有大量悬浮物质，如结晶物等；

声呐外贴式液位计使用说明

3

液体中不能有大量沉积物质，如泥沙等。

4.2介质粘度：

动力粘度＜10mPa・S。10mpaS＜动力粘度＜30mPaS时可能会使仪表量程减小。

动力粘

度＞30mPaS时不能测量。

注：随温度升高粘度降低，大部分高粘度的液体受温度影响更为明显，所以在

测量

有粘度液体时就注意液体温度影响。

4.3被测容器：

材质：安装声呐传感器处的容器壁要求用能够良好传递信号的硬质材料制成。

例如：碳钢、不锈钢、各种硬金属、玻璃钢、环氧树脂、硬质塑料、陶瓷、玻

璃、硬橡胶等材料或其它复合材料。该容器壁的内、外表面应平整。若容器壁

为多层材料，则层间应紧密接触，无气洵或气体夹层c例如：硫化硬橡胶衬

层，

环氧树脂衬层，不锈钢衬层，钛衬层。

壁厚：（2~70mm

5安装方式

5.1液位计主机的安装

液位计主机基座上有4个孔，可通过螺栓将其固定在不同位置。用户可根据工

作现

场情况而定。

液位计主机安装时，在气温比较低的地区建议使用仪表保护箱，防止温度过低

影响

液位计的使用；在气温高的地区，液位计应安装在阴凉处，避免曝晒造成壳体

内温度过

l=lo

液位计主机的显示屏不能受到阳光长时间的照射。

5.2测量传感器的安装

对于铁质容器，用磁性吸盘将其直接吸附在容器底部即可，如图2。

声呐外贴式液位计使用说明

4•若容器外壳是玻璃、不锈钢等其它非磁性材料，可以采用胶粘或支架固定

等方式

将传感器安装于容器底部，如图2。

被测液体

图2

5.3测量传感器位置选择遵循原则

•传感器指向须与所测距离在同一直线上。

•传感器正上方无管道等遮挡物。

•远离下部进液口，以避免进液剧烈流动对测量的影响。

•避开上部进液口位置，以避免进液冲击使液面剧烈波动影响测量。

•高于出液口或排污口，以避免罐底长期沉积污物对测量的影响.如不满足条

件，则

应有措施保证定期清除罐底污物C

•容器壁上的安装面尺寸应不小于中100的圆面，表面粗糙度应达到16倾

斜度应

小于3。。

5.4测量传感器及主机安装示意图

声呐外贴式液位计使用说明

*"Jr

LlMHb

...

'mm

MM

JtiHflb

5

图3

5.5校准传感器安装示意

校准传感器的安装方法与测量传感器的安装方法一样，其安装位置主要有下述

4种情况。情况。管道校准

将校准传感器装在进、出液的管道上，当管道内充满液体时，就可以通过校准

传感器来测量介质的实时声呐速度。如图2-D所示。

声呐外贴式液位计使用说明

幡测礴曙I

6

图2-D

•立罐直径校准

将校准传感器装在立罐的侧壁，通过校准传感器来测量介质的实时声速。如图

2-E所示。

图2-E

•球罐直径校准

将校准传感器装在球罐的直径方向，当液体超过直径时，就可以通过校准传感

器来测量介质的实时声速。如图2-F所示。

声呐外贴式液位计使用说明

图2-F

校准管校准

将校准传感器装在球罐底部朝上方向，当液体高度超过校准管时，就可以通过

校准传感器测量介质的实时声速。

图2-G

6电气连接

6.1液位计电源（见表1）

声呐外贴式液位计使用说明

液位计主机接线:

标志连接对象

CSIG

校准探头

GND

置IG

浦■保头

GND

10UP

・出信号

TOUT-

A

B上位机（RS485）

OOM

♦IN

电方（24V）

-IN

最大典型最小

直流电压（V）302418

瞬态（开机）正常工作

电流（A）0.50.25

功率（W）10

X

表1

6.2液位计接线端子说明（见表2）

表2

7外型尺寸

1.液位计主机（见图7）:净重：3.4kg

图7

单位：mm

声呐外贴式液位计使用说明

9

2.液位计传感器及吸盘（见图8）：

图8

液位计传感器采用隔爆型式，隔爆外壳为硬质合金压铸而成，丁晴橡胶密封，

外壳防护等级IP65,防爆标志为ExdIICT6O

单位：mm

声呐外贴式液位计使用说明8型号规格表3例：SK-WY-BS5G-HMWBRCE

为隔爆型四线制5米量程高精度型外贴式液位计，带Hart、Modbus、WI-FI、蓝

牙、红外、磁笔、以太网模块。9使用与操作方法1打开包装检查液位计外壳是否

完好，玻璃观察窗有无破裂。2安装传感器（见5.2）；3接线（见6.2）；3检

查液位计主机前、后盖是否有松动现象，并使用工具将前、后盖拧紧。4通电，仪

表将自动完成自检功能，并自动进入测量显示状态，实现实时连续测量。用户可

以从液位计主机液晶屏上直接读取所测容器内液位高度值（单位m）。10

声呐外贴式液位计使用说明注意：液位计外壳须可靠接地！10保养与维修1

注意保持液位计的清洁，尽量做到防水、防潮、防腐蚀及避免受到其它物体的剧烈

碰撞、打击。2室外安装时应避免阳光直射液位计主体，远离热源并注意通风，若

环境温度超出额定温度时，应采取相应的降温保护措施。3环境温度过低时，可

采用仪表保护箱或其它的防护装置进行防冻保护，并注意保持液位计的干燥。4

液位计及传感器应定期嗜测。（检测时间间隔由使用单位根据具体情况确定）。

11防爆型液位计使用注意事项1液位计引出线需分线或再接线时，必须使用防爆

接线盒（取得防爆合格证、接线盒上有Ex标志）。当接线盒存在多余出口时，

必须使用与接线盒防爆型式一致的封堵件予以密封，以保证其防爆性能。2液位

计主机的最大允许使用环境温度为-20℃〜+70℃,当被测介质温度影响液位计最

高表面温度时，必须采取相应的保护措施。3液位计的安装应避免外界热源的影

响。4用户不得随意更换液位计内部零部件，严禁在危险场所（爆炸性气体环境）

带电开盖！5液位计的安装、使用和维护应同时遵守本使用说明书和GB3836.I5-

2000”爆炸性气体环境月电器设备第15部分：危险场所电器安装（煤矿除外）”

的有关规定。12运输和贮存1液位计应存放在周围空气温度0℃~40℃,相对湿

度不大于80%的通风的室内，室内空气中应不含有腐蚀性的杂质。2液位计在运

输及贮存时应防止碰撞、受潮和化学物质的侵蚀。11

声呐外贴式液位计使用说明14开箱及检查打开包装进行以下检查：1核查铭

牌上的名称、型号等内容；2检查外壳是否完好，观察窗玻璃罩有无破裂；3对照

装箱单检查液位计随机物品。15联系方式地址：陕西省西安市高新区太白南路高

山流水和城5幢2单元16层21604室：710061029-

88858601://sx-sk由B件：service@sx-sk12

常用储罐液位计原理及应用

Classification:Customer

-伺服式液位计

I_Imrmr^i(AD(*□1^1FTI

仪表与装置专业委员会Slide1

2007-10-9常用储罐液位计原理及应用-伺服液位计基本原理-测量功能基本

原理产品介绍产品应用液位上层安装要求罐旁指示仪上界面上密度密度=0.8

上界面系统连接中层下界面中密度下界面下层Classification:Customer罐底

17.09.2007仪表与装置专业委员会Slide11低密度密度=1.0

2007-10-9常用储罐液位计原理及应用-伺服液位计基本原理・密度梯度基本

原理产品介绍产品应用安装要求罐旁指示仪z2个类型的功能罐的梯度（到罐

底）界面梯度（到上界面）z上层界面可选，2-16测量点平均密度计算和显示

指示所有被测点在相应点获取温度通过VI和MODBUS总线远程操作和效验罐

液面zz系统连接zClassification:Customer17.09.2007仪表与装置专业委员会Slide

12

2007-10-9常用储罐液位计原理及应用-伺服液位计产品介绍・典型应用领域

基本原理产品介绍产品应用安装要求,，典型应用领域”液化气/液化天然气”轻

娃类,，化工品,，水/化工界面测量罐旁指示仪系统连接”酒精和啤酒,，测量功

能,,液位”界面”密度Classification:Customer,,罐底17位.2007仪表与装置专

业委员会Slide13

2007-10-9常用储罐液位计原理及应用-伺服液位计产品介绍基本原理产品

介绍产品应用安装要求罐旁指示仪系统连接,，ATG”设定通过PET手操器或者

软件□2”的过程连接,，需要标定腔室,，BPM或MODBUS输出”精度+/-0,4mm

（浮子110mm„90mm浮子为标准浮子Classification:Customer17.09.2007仪表与装

置专业委员会Slide14

2007-10-9常用储罐液位计原理及应用-伺服液位计产品介绍-NMS5x基本原

理产品介绍产品应用安装要求罐旁指示仪系统连接„50mm浮子测量液位精度

+/-0.7mm”在不同的三相液体中测量两个清晰的界面”最新的微处理技术使得整

个产品简单、轻巧和一体化的结构”扩展的维修和诊断，很容易地用

Endress+Hauscr的矩阵编程”带3”法兰的罐顶安装,重量仅为12kg（铝外壳,，接

液部分的材料和压力等级可以适合各种应用场合,，罐的气相和电子腔室完全隔离

,,单点RTD或平均温度计可以直接连接Classification:Customer,,中、英文显示和

操作”白带标定腔室无需手操器无需标定腔室17.09.2007仪表与装置专业委员会

Slide16

2007-