《物位检测技术》PPT课件

1、液位检测技术概述，液位检测包括液位、物料液位和相界面位置检测。它通常以容器口为起点，测量物料相对于起点的位置。液位是指液面的位置，通常是水平的，但在某些情况下可能会沸腾或起泡。料位是指固体粉末或颗粒在容器中堆积高度的表面位置。通常，当固体材料自然堆积时，材料表面是不平坦的。相界面是指同一容器中两种不混溶物质在静止或受扰动很小时的界面，包括液-液界面、液-固界面等。相界面检测的难点在于不清晰的边界或浑浊的截面。11.1液位检测11.2液位检测11.3相界面检测11.4液位仪表的分类和选择11.1液位检测方法一般来说，液位检测可分为两种方法：直接检测和间接检测。由于测量条件复杂多样，通常采用间接测

2、量，即将液位信号转换成其他相关信号进行测量，如压力法、浮力法、电学法和热学法。11.1、液位检测方法，由于容器底部液体产生的静压力与液位高度成正比，液位高度可以通过测量容器中液体的压力来测量。对于常压开口容器，液位高度h与静水压力p之间的关系如下：11.1.1采用机械方法检测液位，1。压力法用于检测液位，压力法用于根据液体重量产生的压力进行测量。式中，被测液体的密度()。用于测量敞口容器液位高度的三种压力式液位计如图11-1，1所示。压力法液位检测，2。通过浮力法和11.1.1检测液位。用机械方法检测液位。浮力法是基于力平衡的原理，通常使用悬浮固体，如漂浮物，将其制成中空的刚体，使其在平衡时浮

3、在液面上。当液面高度改变时，浮子将随着液面上下移动。因此，通过测量浮子的位移可以知道液位变化。根据浮子的形状，浮子液位计可分为浮子式、浮子式等；根据机构不同，可分为钢带式和杠杆式。(1)钢带浮子式液位计。图11-2所示为直读钢带浮子式液位计，这是最简单的液位计，只能在本地显示。2。浮力法检测液位，(1)钢带浮子式液位计，平衡时，浮子重量与钢带张力之差W与浮力平衡：当液位变化时，浮子的浸入深度应保持不变，以使测量准确，但由于摩擦等因素，浮子不会立即跟随动作，其浸入深度变化33，360，浮子只有在克服摩擦fr后才开始动作，摩擦fr是仪器。可以看出，灵敏度与浮子直径有关，适当增加浮子直径将减小相同摩

4、擦条件下浮子浸没深度的变化，提高灵敏度，从而提高测量精度。(1)钢带浮子式液位计，可以看出(2)浮子式液位计属于可变浮力液位计，当被测液位位置发生变化时，浮子的淹没体积发生变化，浮子所受浮力也发生变化，这是通过测量浮力的变化来确定的。图11-3是浮子式液位计的示意图。2.液位通过浮力法检测。图11-3所示的液位计利用弹簧平衡浮力，利用差动变压器测量浮子位移。平衡时，压缩弹簧的弹力与浮子浮力和重力G相平衡。也就是说，当液位变化时，有，并减去这两个方程，(2)浮子式液位计，这表明液位高度的变化与弹簧变形成正比。弹簧变形可以通过各种方法测量，这些方法可以局部显示或通过交流转换成电信号(1)电阻式液位

5、计，可用于定点液位控制和连续测量。定点控制是指当液位上升或下降到一定位置时，电路打开或关闭，从而导致报警。电阻液位计的原理是基于液位变化引起的电极间电阻变化，电阻变化反映液位。图11-4是连续测量的电阻式液位计的示意图。1.整个传感器的电阻为0。在确定传感器的材料、结构和尺寸后，K1和K2是常数，电阻与液位高度成比例。电阻可以通过图中的桥式电路来测量。(1)电阻液位计、优缺点、结构和电路简单、测量准确。温度变化对测量的影响可以通过在测量臂附近的桥臂中串联温度补偿电阻来消除。如电杆表面生锈和极化。此外，介质的腐蚀性会影响电阻棒的电阻，从而影响测量精度。(2)利用电磁感应现象的感应式液位计液位的变

6、化引起线圈电感和感应电流的变化。感应式液位计不仅可以连续测量，还可以定点控制液位。图11-5是感应液位控制器的示意图。因为浮子与介质接触。因此，它不适合测量高粘度、易结垢的液体和泥浆。1.用电法检测液位；(3)电容式液位计；1.用电法检测液位；电容式液位计利用液位的变化影响电容的原理。应用范围很广，对介质本身性质的要求也不如其他方法严格。它可以测量导电和非导电介质，也可以测量倾斜晃动和高速运动的容器的液位。它不仅可用作液位控制器，还可用于连续测量。电容式液位计有多种结构形式，如平板型、同心圆柱式等。检测原理，在连续测量液位时，通常使用同心圆柱电容器，如图11-6所示。同心圆柱电容器的电容、液位

7、的变化引起等效介电常数的变化，从而使电容器的电容发生变化。这是电容液位计的检测原理。(3)电容式液位计，安装形式，由于被测介质的性质不同，安装形式略有不同。图11-7显示了用于测量导电介质的单电极电容式液位计，电容变化与液位高度成比例。(3)电容式液位计，图11-8显示了用于测量非导电介质的同轴双电极电容式液位计，电容变化与液位高度成比例。金属套管和内电极之间的绝缘层越薄，液位计的灵敏度越高。(3)电容式液位计，2。电磁法检测液位，磁致伸缩液位计原理图，11.1.2电气和电磁法检测液位，磁致伸缩液位计的组成：探头杆、电路单元、浮子，磁致伸缩液位计的具体测量原理，扩展读数，磁致伸缩液位计JC30

8、10系列，特点：高稳定性，高可靠性，高精度，可测量液位，可测量接口，可测量温度和密度，防腐，防爆，长寿命，免维护，运行成本低，安装方便，校准简单(按钮操作， 无液位上升和下降)，扩展读数，技术参数，测量范围：0.01%或1毫米精度022米软电缆：0.1毫米电源：24伏直流输出：模拟输出：2线或3线420毫安数字输出：RS485温度检测：15介质密度：0.4g/cm3介质温度：常温型40100，高温0280介质压力：10兆帕环境条件：温度2070，相对湿度95%，11.1.3通过声学和光学方法检测液位液位检测采用声学方法，超声波液位计利用波在介质中的传播特性。当超声波向我袭来并且由接收器接收，可

9、以测量超声波的发射和接收之间的时间差，并且可以测量液位。根据传声介质的不同，超声波液位计可分为三种类型：气体介质、液体介质和固体介质；根据探头的工作方式，可分为自发自收的单探头模式和独立收发的双探头模式。通过相互组合，可以得到六种液位计方案。图7-17显示了单探头超声波液位计。其中(a)是气体介质类型，而(b)是液体介质类型。(c)属于固体介质类型。声学法检测液位，单探头液位计采用传感器，由控制电路控制，分时交替充当发送器和接收器。双探头型分别使用两个传感器作为发射器和接收器。从图11-10可以看出，超声波传播距离是l，波传播速度是c，传播时间是t，那么，l是与液位有关的量，所以液位可以通过测

10、量t来知道，而t的测量一般是通过接收信号触发门电路对振荡器的脉冲进行计数来实现的。超声波液位测量的优点如下：(2)超声波传播速度相对稳定，光、介质粘度、湿度、介电常数、电导率和热导率对检测几乎没有影响，适用于有毒、腐蚀性或高粘度等特殊场合的液位测量；(1)不与介质接触，无运动部件，电子元件只随音频振动，振幅小，仪器寿命长；(4)可测量高速运动或倾斜液体的液位，如汽车、飞机和船舶的液位。(3)不仅能进行连续测量和定点测量，还能方便地提供遥测或遥控信号；但是，超声波仪器结构复杂，价格相对昂贵，而且有些物质对超声波有很强的吸收作用，因此在选择测量方法和仪器时，应充分考虑液位测量的具体条件和条件。1.

11、液位通过声学方法检测，2。用光学方法检测液位，用激光测量液位，克服了亮度差、方向性差、传输距离短、单色性差、易干涉的缺点，大大提高了测量精度。激光液位探测器由激光发射器、接收器和测量控制电路组成。图7-18是反射式液位检测的示意图，11.1.3声学和光学液位检测，11.1.4其他液位检测技术，不同物质对同位素射线的吸收能力不同，一般固体最强，其次是液体和气体最差。当光线被注入到厚度为h的介质中时，其中一些会被介质吸收。通过介质的射线强度I和入射强度I0之间有如下关系：当条件固定时，公式中的吸收系数是常数。变形如下：因此，液位可以通过测量辐射穿过液体时的强度变化来测量。核辐射液位计由辐射源、接收

12、器和测量仪器组成。通常，辐射源是钴60或铯，放在特殊的铅室中，安装在被测容器的一侧。接收器和前置放大器一起安装在待测容器的另一侧。辐射被盖革计数器吸收，并且每次接收到粒子时输出脉冲电流。辐射越强，电流脉冲越多，这将通过积分电路变成与脉冲数成比例的积分电压，然后通过电流放大和电桥电路，最终获得与液位相关的电流输出。射线法液位检测技术图11-22显示了辐射源和接收器都固定安装的核辐射液位计。其中，(a)是长辐射源和长接收器的形式，具有良好的输出线性；以点发射器和点接收器的形式，输出线性差。1。射线液位检测技术，2温差液位检测技术，11.1.4其他液位通常在液体容器壁面的上下方向安装两个以上的温度传

13、感器，信号处理电路采集温度传感器的信号，比较相邻传感器之间的温差，从而根据设定的临界值判断当前液位。11.1液位检测11.2液位检测11.3相界面检测11.4液位仪表的分类和选择11.2液位检测11.2.1通过重锤检测和称重方法进行液位检测重锤检测方法的原理图如图11-24所示。重锤连接到与电机连接的滚筒上，电机发出信号，使重锤在致动器的控制下移动，并通过自身重量开始从预设原点下降。当重锤接触物料时，产生失重信号，控制执行机构停止和反转，使电机驱动重锤快速返回原位。1.重锤法，在具有一定体积的容器中，材料重量应与材料高度成比例，因此材料高度可通过测压元件或测压元件来测量。图11-25是称重液位

14、计的示意图。11.2.1重锤检测和称重法检测料位，2。称重法，11.2.2电磁法检测料位，1。电阻式液位计的测量原理示意图如图11-26所示，两个或多个用于不同位置控制的电极被放置在存储容器中作为测量电极，而金属容器壁作为另一个电极。当物料在测量过程中上升或下降到某一位置时，它与相应位置的电极接通或断开，使该通道的信号发生器发出报警或控制信号。2.电容式液位计。电容式液位计测量原理示意图如图11-27所示。它不仅广泛用于测量不同性质的液体，还广泛用于测量不同性质的材料，如散装、粒状、粉状、导电和非导电材料。但是，由于固体的摩擦力很大，很容易“停留”并产生虚假的料位，所以通常只使用一个电极棒来代

15、替双层电极。11.2.2用电磁法检测料位时，设置辅助电极长度L0，其电容相对于零料位的变化为：2。电容式物位计测量时，物料的温度、湿度和密度会发生变化，或者会混入杂质，从而导致介电常数的变化，造成测量误差。为了消除这种介质因素引起的测量误差，辅助电极总是埋在被测材料中。辅助电极和测量电极(也称为主电极)可以同轴或具有不同的轴。如果主电极的电容变化为0，则有：2。电容式液位计。因为L0是一个常数，所以料位的变化只与两个电容变化的比值有关，而介质因素的波动引起的电容变化对于主电极和辅助电极来说是一样的，相比之下是偏移的，从而起到误差补偿的作用。11.2.3声学法检测料位，由音叉、压电元件和电子电路

16、等组成。音叉由压电元件激励，并以一定频率振动。当材料水平上升接触音叉时，音叉的振幅和频率迅速衰减，甚至停止振动。检测到信号变化后，电子电路向报警器和控制器发送信号。图11-28是音叉式料位报警器1的示意图。声学法，11.1液位检测11.2液位检测11.3相界面检测11.4液位仪表的分类和选择，相界面检测包括液-液界面和液-固界面的检测。11.3相界面检测，液-液界面检测类似于液位检测，因此各种液位检测方法和仪器(如压力表、浮力液位计、反射式激光液位计等)。)可用于液-液界面检测。液-固界面的检测更类似于料位检测，因此通常重锤检测型、断续激光料位仪或料位报警器也可用于检测和控制如果测量的是同一种介质，则每