第4章 物位檢測(cè)儀表

1、劉玉長劉玉長 第四章 物位檢測(cè)儀表 物位，料位、液位和分界面的統(tǒng)稱物位，料位、液位和分界面的統(tǒng)稱。 通過對(duì)物位的測(cè)量，不但可確定容器內(nèi)通過對(duì)物位的測(cè)量，不但可確定容器內(nèi) 貯料的數(shù)量，以保證連續(xù)生產(chǎn)的需要或進(jìn)行貯料的數(shù)量，以保證連續(xù)生產(chǎn)的需要或進(jìn)行 經(jīng)濟(jì)核算，亦可保證生產(chǎn)過程在安全和合理經(jīng)濟(jì)核算，亦可保證生產(chǎn)過程在安全和合理 狀態(tài)下順利進(jìn)行。狀態(tài)下順利進(jìn)行。 由于被測(cè)物料的性質(zhì)千差萬別，物位測(cè)由于被測(cè)物料的性質(zhì)千差萬別，物位測(cè) 量方法很多，本章主要介紹工廠中常用的物量方法很多，本章主要介紹工廠中常用的物 位檢測(cè)儀表的原理與應(yīng)用。位檢測(cè)儀表的原理與應(yīng)用。 劉玉長劉玉長 第一節(jié) 浮力式液位計(jì) 第二節(jié)

2、 差壓式液位計(jì) 第三節(jié) 電容式物位計(jì) 第四節(jié) 電導(dǎo)物位傳感器 第五節(jié) 音叉物位計(jì) 第六節(jié) 微波物位計(jì) 第七節(jié) 核輻射物位檢測(cè) 第八節(jié) 磁致伸縮液位計(jì) 第九節(jié) 超聲波液位計(jì) 劉玉長劉玉長 第一節(jié)浮力式液位計(jì) 浮力式液位計(jì)是基于物體在液體中受浮力作用的原理工作的。浮力式液位計(jì)是基于物體在液體中受浮力作用的原理工作的。 浮子漂浮在液面上或半浸在液體中隨液面上下波動(dòng)而升降，浮子浮子漂浮在液面上或半浸在液體中隨液面上下波動(dòng)而升降，浮子 所在處就是液體的液位。前者是浮子法，后者是浮力法，是應(yīng)用所在處就是液體的液位。前者是浮子法，后者是浮力法，是應(yīng)用 最廣的液位計(jì)。最廣的液位計(jì)。 一、浮子式液位計(jì) 浮子式液

3、位計(jì)是一種維持力不變的即恒浮力式液位計(jì)。它是浮子式液位計(jì)是一種維持力不變的即恒浮力式液位計(jì)。它是 在液體中放置一個(gè)浮子，也稱浮標(biāo)，可隨液面變化而自由浮動(dòng)。在液體中放置一個(gè)浮子，也稱浮標(biāo)，可隨液面變化而自由浮動(dòng)。 浮子隨液面的升降，通過繩索和滑輪帶動(dòng)指針，便指示出液浮子隨液面的升降，通過繩索和滑輪帶動(dòng)指針，便指示出液 位數(shù)值。如果把滑輪的轉(zhuǎn)角和繩索的位移，經(jīng)過機(jī)械傳動(dòng)后轉(zhuǎn)化位數(shù)值。如果把滑輪的轉(zhuǎn)角和繩索的位移，經(jīng)過機(jī)械傳動(dòng)后轉(zhuǎn)化 為電阻或電感等變化，就可以進(jìn)行液位的遠(yuǎn)傳、指示記錄液位值。為電阻或電感等變化，就可以進(jìn)行液位的遠(yuǎn)傳、指示記錄液位值。 劉玉長劉玉長 浮力式液位計(jì)浮力式液位計(jì) 1-浮子；

4、浮子；2-磁鐵；磁鐵；3-鐵心；鐵心；4-導(dǎo)輪；導(dǎo)輪；5-非導(dǎo)磁管；非導(dǎo)磁管；6-浮球；浮球； 7-連桿；連桿；8-轉(zhuǎn)動(dòng)軸；轉(zhuǎn)動(dòng)軸； 9-重錘；重錘；10-杠桿杠桿 (a)浮子式浮子式(敞口容器敞口容器)(b)浮子式浮子式(密閉容器密閉容器)(c)浮球式浮球式 劉玉長劉玉長 二、磁翻轉(zhuǎn)浮標(biāo)液位計(jì) 為克服玻璃管浮標(biāo)液位計(jì)易碎問題，在浮標(biāo)上設(shè)置永久磁鐵，為克服玻璃管浮標(biāo)液位計(jì)易碎問題，在浮標(biāo)上設(shè)置永久磁鐵， 安裝在非導(dǎo)磁不銹鋼導(dǎo)筒內(nèi)，它隨導(dǎo)筒內(nèi)的液位升降，借助于磁安裝在非導(dǎo)磁不銹鋼導(dǎo)筒內(nèi)，它隨導(dǎo)筒內(nèi)的液位升降，借助于磁 耦合作用，使導(dǎo)管外翻轉(zhuǎn)箱內(nèi)的紅白相間的翻板或翻球依次翻轉(zhuǎn)。耦合作用，使導(dǎo)管外翻

5、轉(zhuǎn)箱內(nèi)的紅白相間的翻板或翻球依次翻轉(zhuǎn)。 有液體的位置紅色朝外，無液體的位置白色朝外，因此紅色就是有液體的位置紅色朝外，無液體的位置白色朝外，因此紅色就是 液位所在，液位高度由標(biāo)尺顯示。液位所在，液位高度由標(biāo)尺顯示。 劉玉長劉玉長 三、浮筒式液位計(jì) 浮子改成浮筒，將它半浸于液體之中，當(dāng)液面變化時(shí)，浮筒浮子改成浮筒，將它半浸于液體之中，當(dāng)液面變化時(shí)，浮筒 被液體浸沒的體積隨著變化而受到不同的浮力，通過測(cè)量浮力的被液體浸沒的體積隨著變化而受到不同的浮力，通過測(cè)量浮力的 變化可以測(cè)量液位。變化可以測(cè)量液位。 1-浮筒，浮筒，2-杠桿，杠桿，3-扭力管，扭力管，4-芯軸，芯軸， 5-推桿，推桿，6-霍爾

6、位移轉(zhuǎn)換器霍爾位移轉(zhuǎn)換器 劉玉長劉玉長 第二節(jié)差壓式液位計(jì) 測(cè)量原理測(cè)量原理：利用容器內(nèi)液位變化時(shí)，由液柱高度：利用容器內(nèi)液位變化時(shí)，由液柱高度 產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理工作的，用差壓計(jì)產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理工作的，用差壓計(jì) 測(cè)得的差壓與液位高度成正比，常用來測(cè)量敞口測(cè)得的差壓與液位高度成正比，常用來測(cè)量敞口 容器和密封容器的液位。容器和密封容器的液位。 使用注意事項(xiàng)使用注意事項(xiàng)：習(xí)慣上應(yīng)使變送器輸出信號(hào)與液：習(xí)慣上應(yīng)使變送器輸出信號(hào)與液 位相對(duì)應(yīng)位相對(duì)應(yīng)(如液位范圍如液位范圍0-H，則差變輸出的，則差變輸出的Imin正好正好 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)0液位，而液位，而Imax對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)H)，使用時(shí)可能需

7、對(duì)差壓，使用時(shí)可能需對(duì)差壓 變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移。變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移。 劉玉長劉玉長 一、敞口容器的液位檢測(cè) 如圖所示，差壓變送器兩端差壓如圖所示，差壓變送器兩端差壓P為：為： P=(h+h1+h2)g=hg+Z0 (Z00 ) 顯然可由差壓信號(hào)得到液位。但為使變送器輸出信號(hào)顯然可由差壓信號(hào)得到液位。但為使變送器輸出信號(hào)(這這 里是里是4-20mA)正好對(duì)應(yīng)液位正好對(duì)應(yīng)液位(0-H)，要進(jìn)行零點(diǎn)正遷移，要進(jìn)行零點(diǎn)正遷移()。 劉玉長劉玉長 劉玉長劉玉長 壓阻式固壓阻式固 態(tài)壓力傳態(tài)壓力傳 感器感器 光柱光柱 顯示器顯示器 橡膠橡膠 背壓管背壓管 劉玉長劉玉長 特性曲線平移而曲線斜特性曲線平移而曲

8、線斜 率不變稱為率不變稱為零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移。分為。分為 零點(diǎn)正遷移（零點(diǎn)正遷移（Z00）、零點(diǎn)）、零點(diǎn) 負(fù)遷移（負(fù)遷移（Z00）兩種類型。兩種類型。 其實(shí)質(zhì)是其實(shí)質(zhì)是改變上下限，而不改變上下限，而不 改變量程的大小改變量程的大小。 a無遷移無遷移 b負(fù)遷移負(fù)遷移 c正遷移正遷移 劉玉長劉玉長 二、密閉容器的液位檢測(cè) 測(cè)量密閉容器中的液泣，差壓變壓器的正壓室仍測(cè)量密閉容器中的液泣，差壓變壓器的正壓室仍 與容器的下部取壓點(diǎn)相連，低壓室則與容器的密閉空間與容器的下部取壓點(diǎn)相連，低壓室則與容器的密閉空間 相連通。相連通。 (a) 差壓變送器的安裝；差壓變送器的安裝； (b) 零點(diǎn)負(fù)遷移示意圖零點(diǎn)負(fù)遷移

9、示意圖 劉玉長劉玉長 三、特殊介質(zhì)液體液位測(cè)量 某些特殊液體，如腐蝕某些特殊液體，如腐蝕 性、含固體顆粒、易結(jié)晶、性、含固體顆粒、易結(jié)晶、 易沉淀或粘度大等液體的液易沉淀或粘度大等液體的液 位測(cè)量，不能采用普通差壓位測(cè)量，不能采用普通差壓 變送器而只能采用變送器而只能采用法蘭式差法蘭式差 壓變送器壓變送器【因?yàn)槿菀自斐啥乱驗(yàn)槿菀自斐啥?塞或差變損壞塞或差變損壞】。 法蘭測(cè)頭是一不銹鋼膜法蘭測(cè)頭是一不銹鋼膜 盒，膜盒內(nèi)充以硅油，用毛盒，膜盒內(nèi)充以硅油，用毛 細(xì)管引到差壓變送器的測(cè)量細(xì)管引到差壓變送器的測(cè)量 室。室。 法蘭式差變測(cè)量液位法蘭式差變測(cè)量液位 1-平法蘭接頭，平法蘭接頭，2-毛細(xì)管，毛

10、細(xì)管， 3-差變，差變，4-插入法蘭接頭插入法蘭接頭 劉玉長劉玉長 第三節(jié) 電容式物位計(jì) 一、檢測(cè)原理 圓筒形電容器的電容量圓筒形電容器的電容量C 為：為： C=2L/ln(D/d)=kL 可見當(dāng)將電容傳感器插入可見當(dāng)將電容傳感器插入 被測(cè)介質(zhì)中，電極浸入介質(zhì)中被測(cè)介質(zhì)中，電極浸入介質(zhì)中 的深度隨物位高低而變化，電的深度隨物位高低而變化，電 極間介質(zhì)的升降，必然改變兩極間介質(zhì)的升降，必然改變兩 極板間的電容量，從而可以測(cè)極板間的電容量，從而可以測(cè) 出物位。出物位。 圓筒形電容器圓筒形電容器 1-內(nèi)電極；內(nèi)電極；2-外電極外電極 劉玉長劉玉長 二、電容物位傳感器 (一一)導(dǎo)電液體電容傳感器導(dǎo)電液

11、體電容傳感器 水、酸、堿、鹽及各水、酸、堿、鹽及各 種水溶液等導(dǎo)電液體電容液種水溶液等導(dǎo)電液體電容液 位傳感器一般用直徑為位傳感器一般用直徑為d的的 不銹鋼或紫銅棒做電極，外不銹鋼或紫銅棒做電極，外 套聚四氟乙烯塑料絕緣管或套聚四氟乙烯塑料絕緣管或 涂以搪瓷絕緣，如圖。電容涂以搪瓷絕緣，如圖。電容 傳感器插在直徑為傳感器插在直徑為D0容器內(nèi)容器內(nèi) 的液體中，的液體中， 通過檢測(cè)傳感器通過檢測(cè)傳感器 電容變化量即可知液位的高電容變化量即可知液位的高 低。低。 導(dǎo)電液體液位測(cè)量導(dǎo)電液體液位測(cè)量 1-內(nèi)電極；內(nèi)電極；2-絕緣套絕緣套 管；管；3-容器容器 劉玉長劉玉長 由圖可知當(dāng)液位由零變化到由圖可

12、知當(dāng)液位由零變化到H時(shí)，電容傳感器的電時(shí)，電容傳感器的電 容變化量容變化量CX為為 式中，式中，為絕緣套管或陶瓷涂為絕緣套管或陶瓷涂 層的介電系數(shù)；層的介電系數(shù)； 0為絕緣套管和為絕緣套管和 空氣共同組成電容的等效介電系空氣共同組成電容的等效介電系 數(shù)；數(shù)；S為傳感器靈敏度系數(shù)。為傳感器靈敏度系數(shù)。 00 0 00 0 2()22 ln(/)ln(/)ln(/) 2() ln(/) 2 ln(/) XH LHLH CCC D dDdDd H D d HSH D d 劉玉長劉玉長 (二)非導(dǎo)體液體電容傳感器 非導(dǎo)電液體，不要求電極表面絕緣，可以用裸非導(dǎo)電液體，不要求電極表面絕緣，可以用裸 電極作

13、內(nèi)電極，外套以開有液體流通孔的金屬外電電極作內(nèi)電極，外套以開有液體流通孔的金屬外電 極，通過絕緣環(huán)裝配成電容傳感器。極，通過絕緣環(huán)裝配成電容傳感器。 1-內(nèi)電極；內(nèi)電極；2-外電極；外電極；3-絕緣環(huán)絕緣環(huán) 0 0 0 0 0 0 0 0 2 ln(/) 2 2() ln(/)ln(/) 2(1) ln(/) p H XH p L C Dd H LH C D dDd CCC H D d S H 劉玉長劉玉長 (三)粉粒狀物料電容傳感器 在測(cè)量粉在測(cè)量粉 粒狀非導(dǎo)電介粒狀非導(dǎo)電介 質(zhì)如礦石、合質(zhì)如礦石、合 金、石灰、干金、石灰、干 燥水泥、糧食燥水泥、糧食 等的料位，是等的料位，是 長期困擾的難

14、長期困擾的難 題，至今還沒題，至今還沒 有一個(gè)準(zhǔn)確可有一個(gè)準(zhǔn)確可 靠的測(cè)量方法?？康臏y(cè)量方法。 電容式料位計(jì)原理電容式料位計(jì)原理 (a)金屬料倉；金屬料倉； (b)水泥料倉水泥料倉 1-內(nèi)電極內(nèi)電極;2-金屬容器壁電極金屬容器壁電極; 3-鋼絲繩內(nèi)電極鋼絲繩內(nèi)電極;4-鋼筋鋼筋;5-絕緣體絕緣體 劉玉長劉玉長 三、射頻導(dǎo)納電容物位計(jì) 射頻導(dǎo)納電容物位計(jì)是上世紀(jì)射頻導(dǎo)納電容物位計(jì)是上世紀(jì)90年代發(fā)展起來年代發(fā)展起來 的，是電容物位計(jì)的換代產(chǎn)品，它是由檢測(cè)與變送的，是電容物位計(jì)的換代產(chǎn)品，它是由檢測(cè)與變送 兩部分組成，檢測(cè)部分由探頭作為電容器的一極，兩部分組成，檢測(cè)部分由探頭作為電容器的一極， 容

15、器壁容器壁(或輔助電極或輔助電極)構(gòu)成電容傳感器。構(gòu)成電容傳感器。 它的電路和傳感器獨(dú)特，克服了一般電容傳感它的電路和傳感器獨(dú)特，克服了一般電容傳感 器單純測(cè)量電容所引起的誤差。幾乎可測(cè)量生產(chǎn)過器單純測(cè)量電容所引起的誤差。幾乎可測(cè)量生產(chǎn)過 程中所有介質(zhì)的物位或液位，不受溫度、濕度、流程中所有介質(zhì)的物位或液位，不受溫度、濕度、流 體粘度與密度變化的影響。體粘度與密度變化的影響。 劉玉長劉玉長 第四節(jié)電導(dǎo)物位傳感器 一、電接點(diǎn)液位傳感器 最簡(jiǎn)單的位式傳感器，是在容器上方垂直伸入適當(dāng)最簡(jiǎn)單的位式傳感器，是在容器上方垂直伸入適當(dāng) 長度的導(dǎo)體電極。若容器本身導(dǎo)電，則電極長度的導(dǎo)體電極。若容器本身導(dǎo)電，則

16、電極A與器壁與器壁C構(gòu)構(gòu) 成的電路，其通斷與否取決于液位高低；若容器是絕緣成的電路，其通斷與否取決于液位高低；若容器是絕緣 的，則用電極的，則用電極 B代替代替C。 (a) 位式位式 (b) 套筒連續(xù)式套筒連續(xù)式 (c) 電阻電阻(左左)或氖泡或氖泡(右右)分段式分段式 劉玉長劉玉長 二、超導(dǎo)液位計(jì) 超導(dǎo)液位計(jì)利用低溫下某超導(dǎo)液位計(jì)利用低溫下某 些金屬的超導(dǎo)現(xiàn)象來測(cè)量。圖些金屬的超導(dǎo)現(xiàn)象來測(cè)量。圖 中中1為鉭絲，為鉭絲，2為錳銅絲，錳銅為錳銅絲，錳銅 絲通以電流。浸在液氦中的鉭絲通以電流。浸在液氦中的鉭 絲處于超導(dǎo)狀態(tài)，其電阻為零，絲處于超導(dǎo)狀態(tài)，其電阻為零， 但在液面以上的部分仍有電阻。但在

17、液面以上的部分仍有電阻。 電壓表電壓表V和電流表和電流表A連續(xù)測(cè)出連續(xù)測(cè)出 電壓和電流，兩者的讀數(shù)相除電壓和電流，兩者的讀數(shù)相除 即為電阻值，經(jīng)標(biāo)定后可以液即為電阻值，經(jīng)標(biāo)定后可以液 位值表示。位值表示。 1-鉭絲鉭絲; 2-錳銅絲錳銅絲 劉玉長劉玉長 三、電感式液位傳感器 ( (一一) )電渦流液位開關(guān)電渦流液位開關(guān) 平面螺旋紋線圈平面螺旋紋線圈(盤香形盤香形)通以交流通以交流 電。當(dāng)導(dǎo)電液體表面接近線圈時(shí)，液體電。當(dāng)導(dǎo)電液體表面接近線圈時(shí)，液體 出現(xiàn)渦流，將使線圈的電感量改變。在出現(xiàn)渦流，將使線圈的電感量改變。在 線圈兩端并聯(lián)一個(gè)電容，并聯(lián)回路的諧線圈兩端并聯(lián)一個(gè)電容，并聯(lián)回路的諧 振頻率

18、，會(huì)因液面向盤形線圈接近或離振頻率，會(huì)因液面向盤形線圈接近或離 開而發(fā)生明顯變化。利用這一原理可構(gòu)開而發(fā)生明顯變化。利用這一原理可構(gòu) 成電渦流液位開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用方成電渦流液位開關(guān)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用方 便，但不適合連續(xù)液位檢測(cè)。便，但不適合連續(xù)液位檢測(cè)。 劉玉長劉玉長 (二)電感式液位計(jì) 交流電流通過線圈時(shí)，線圈具有一定的感抗，容交流電流通過線圈時(shí)，線圈具有一定的感抗，容 器內(nèi)無導(dǎo)電液體時(shí)感抗最大。當(dāng)液位升高時(shí)渦流加大，器內(nèi)無導(dǎo)電液體時(shí)感抗最大。當(dāng)液位升高時(shí)渦流加大， 相當(dāng)于變壓器副邊接近短路，這時(shí)原邊感抗就越來越相當(dāng)于變壓器副邊接近短路，這時(shí)原邊感抗就越來越 小，原邊電流就會(huì)逐漸加大。只需

19、在線圈上通以頻率小，原邊電流就會(huì)逐漸加大。只需在線圈上通以頻率 恒定的交流電壓，便可根據(jù)電流的大小測(cè)定液位。恒定的交流電壓，便可根據(jù)電流的大小測(cè)定液位。 連通管連通管1將被測(cè)導(dǎo)電液體引將被測(cè)導(dǎo)電液體引 至容器至容器 2內(nèi)，內(nèi)， 在容器中央有在容器中央有 口字形鐵心口字形鐵心3 穿過，鐵心另穿過，鐵心另 一端上繞有線圈一端上繞有線圈 4 。 劉玉長劉玉長 四、阻力式料位傳感器 (一) 重錘探測(cè)法 在容器頂部安裝由脈沖分配器控制的步進(jìn)電機(jī)，在容器頂部安裝由脈沖分配器控制的步進(jìn)電機(jī)， 此電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)緩緩釋放懸有重錘的鋼纜，重錘下降探此電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)緩緩釋放懸有重錘的鋼纜，重錘下降探 測(cè)。當(dāng)探測(cè)到料面時(shí)，鋼

20、纜受到的重力突然減小，力測(cè)。當(dāng)探測(cè)到料面時(shí)，鋼纜受到的重力突然減小，力 傳感器發(fā)出脈沖。此脈沖改變門電路的狀態(tài)，使步進(jìn)傳感器發(fā)出脈沖。此脈沖改變門電路的狀態(tài)，使步進(jìn) 電機(jī)改變轉(zhuǎn)向?qū)⒅劐N提升，同時(shí)開始脈沖計(jì)數(shù)。待重電機(jī)改變轉(zhuǎn)向?qū)⒅劐N提升，同時(shí)開始脈沖計(jì)數(shù)。待重 錘升至頂部觸及行程開關(guān)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)錘升至頂部觸及行程開關(guān)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí) 計(jì)數(shù)器也停止計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)脈沖計(jì)算得出料位。計(jì)數(shù)器也停止計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)脈沖計(jì)算得出料位。 開始探測(cè)的觸發(fā)信號(hào)由定時(shí)電路周期性地供給，開始探測(cè)的觸發(fā)信號(hào)由定時(shí)電路周期性地供給， 也可以人為地隨時(shí)啟動(dòng)。也可以人為地隨時(shí)啟動(dòng)。 劉玉長劉玉長 (二) 旋

21、轉(zhuǎn)葉片或推板法 在容器壁的某一高度處裝一個(gè)小功率電動(dòng)機(jī)，其末在容器壁的某一高度處裝一個(gè)小功率電動(dòng)機(jī)，其末 端帶有旋轉(zhuǎn)葉片，在適當(dāng)部位伸入容器內(nèi)。葉片不接觸端帶有旋轉(zhuǎn)葉片，在適當(dāng)部位伸入容器內(nèi)。葉片不接觸 物料時(shí)，處于空載旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)的電流很小，當(dāng)物料時(shí)，處于空載旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)的電流很小，當(dāng) 液位上升到與葉片接觸時(shí)，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大，甚至停液位上升到與葉片接觸時(shí)，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大，甚至停 止轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的電流顯著加大，使繼電器的接點(diǎn)動(dòng)作，止轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的電流顯著加大，使繼電器的接點(diǎn)動(dòng)作， 發(fā)出料位報(bào)警或位式控制信號(hào)。發(fā)出料位報(bào)警或位式控制信號(hào)。 如果電機(jī)軸經(jīng)過曲柄或連桿機(jī)構(gòu)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)

22、，則如果電機(jī)軸經(jīng)過曲柄或連桿機(jī)構(gòu)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，則 可帶動(dòng)活塞或平板在容器中或前或后的推拉動(dòng)作，即成可帶動(dòng)活塞或平板在容器中或前或后的推拉動(dòng)作，即成 推板法。當(dāng)然不一定都要靠電機(jī)電流的大小使繼電器接推板法。當(dāng)然不一定都要靠電機(jī)電流的大小使繼電器接 點(diǎn)動(dòng)作，也可以利用離合器或連桿上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在葉點(diǎn)動(dòng)作，也可以利用離合器或連桿上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在葉 片或推板負(fù)載增大時(shí)改變電接點(diǎn)的通斷狀態(tài)。片或推板負(fù)載增大時(shí)改變電接點(diǎn)的通斷狀態(tài)。 劉玉長劉玉長 第五節(jié) 音叉物位計(jì) 音叉由彈性良好的金屬制成，本身具有確定的固有頻率，音叉由彈性良好的金屬制成，本身具有確定的固有頻率， 當(dāng)外加交變力的頻率與其固有頻率一致，叉

23、體產(chǎn)生共振狀態(tài)。當(dāng)外加交變力的頻率與其固有頻率一致，叉體產(chǎn)生共振狀態(tài)。 當(dāng)粉、粒體物料觸及叉體之后，能量消耗在物料顆粒間的摩擦當(dāng)粉、粒體物料觸及叉體之后，能量消耗在物料顆粒間的摩擦 上，迫使振幅急劇衰減而停振。上，迫使振幅急劇衰減而停振。 音叉物位計(jì)就是根音叉物位計(jì)就是根 據(jù)物料對(duì)振動(dòng)中的音叉據(jù)物料對(duì)振動(dòng)中的音叉 有無阻力探知料位是否有無阻力探知料位是否 到達(dá)或超過某高度，并到達(dá)或超過某高度，并 發(fā)出通斷信號(hào)，此法不發(fā)出通斷信號(hào)，此法不 需要大幅度的機(jī)械運(yùn)動(dòng)需要大幅度的機(jī)械運(yùn)動(dòng) ，驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械結(jié)，驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏而可靠。構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏而可靠。 劉玉長劉玉長 第六節(jié)微波物位計(jì)

24、微波物位計(jì)也稱雷達(dá)物位計(jì)。利用回波測(cè)距原微波物位計(jì)也稱雷達(dá)物位計(jì)。利用回波測(cè)距原 理，由喇叭狀或桿式天線向被測(cè)物料面發(fā)射微波，理，由喇叭狀或桿式天線向被測(cè)物料面發(fā)射微波， 微波傳播到不同相對(duì)介電率的物料表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反微波傳播到不同相對(duì)介電率的物料表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反 射，并被天線所接收。發(fā)射波與接收波的時(shí)間差與射，并被天線所接收。發(fā)射波與接收波的時(shí)間差與 物料面與天線的距離成正比，測(cè)出傳播時(shí)間即可得物料面與天線的距離成正比，測(cè)出傳播時(shí)間即可得 知距離知距離 。 由于微波以光速傳播且不受介質(zhì)由于微波以光速傳播且不受介質(zhì) 特性影響，所以在一些有溫度，壓力特性影響，所以在一些有溫度，壓力 ，蒸汽等場(chǎng)合，其

25、它物位計(jì)不能正常，蒸汽等場(chǎng)合，其它物位計(jì)不能正常 工作，而微波物位計(jì)可以使用。工作，而微波物位計(jì)可以使用。 劉玉長劉玉長 一、脈沖微波物位計(jì) 雷達(dá)天線面對(duì)物料發(fā)雷達(dá)天線面對(duì)物料發(fā) 射微波，微波遇到物料后反射微波，微波遇到物料后反 射，反射微波被脈沖雷達(dá)天射，反射微波被脈沖雷達(dá)天 線接收。那么距離物料表面線接收。那么距離物料表面 的距離的距離D可通過脈沖的時(shí)間可通過脈沖的時(shí)間 行程行程T來測(cè)得：來測(cè)得： D=cT/2 (c是光速是光速) 因空罐的距離因空罐的距離E已知，已知， 則物位則物位L為：為： L = E-D 檢測(cè)原理檢測(cè)原理 微波發(fā)射天線微波發(fā)射天線 劉玉長劉玉長 二、調(diào)頻微波物位計(jì) 調(diào)

26、頻微波物位計(jì)天線發(fā)射調(diào)頻微波物位計(jì)天線發(fā)射 的微波是調(diào)頻連續(xù)波的微波是調(diào)頻連續(xù)波【 FMCW (Frequency Modulated Contin- uous Wave)，頻率隨一定時(shí)間，頻率隨一定時(shí)間 間隔間隔(即掃描頻率即掃描頻率)線性增加線性增加】。 當(dāng)回波被天線接收到時(shí)，天線當(dāng)回波被天線接收到時(shí)，天線 發(fā)射頻率已經(jīng)改變。根據(jù)回波發(fā)射頻率已經(jīng)改變。根據(jù)回波 與發(fā)射波的頻率差可以計(jì)算出與發(fā)射波的頻率差可以計(jì)算出 物料面的距離。物料面的距離。 劉玉長劉玉長 三、導(dǎo)波式微波物位計(jì) 導(dǎo)波式微波物位測(cè)量采導(dǎo)波式微波物位測(cè)量采 用時(shí)域反射法用時(shí)域反射法 (TDR，Time Domain Refle

27、ctometry)，通，通 常稱導(dǎo)波雷達(dá)，采用脈沖波常稱導(dǎo)波雷達(dá)，采用脈沖波 方式工作。與微波物位計(jì)不方式工作。與微波物位計(jì)不 同點(diǎn)在于雷達(dá)發(fā)射的高頻脈同點(diǎn)在于雷達(dá)發(fā)射的高頻脈 沖不是通過空間傳播，而是沖不是通過空間傳播，而是 沿一根沿一根(或兩根或兩根)從罐頂伸入直從罐頂伸入直 達(dá)罐底的導(dǎo)波體傳導(dǎo)。導(dǎo)波達(dá)罐底的導(dǎo)波體傳導(dǎo)。導(dǎo)波 體可以是金屬桿或柔性金屬體可以是金屬桿或柔性金屬 纜繩。纜繩。 劉玉長劉玉長 第七節(jié) 核輻射物位檢測(cè) 一、檢測(cè)原理一、檢測(cè)原理 核輻射強(qiáng)度隨穿透物質(zhì)厚度核輻射強(qiáng)度隨穿透物質(zhì)厚度H而變的規(guī)律為而變的規(guī)律為 I=I0e- H (朗伯朗伯-比爾定律比爾定律) 式中，式中，I

28、、I0 射線透過介質(zhì)后與射入介質(zhì)前的強(qiáng)度；射線透過介質(zhì)后與射入介質(zhì)前的強(qiáng)度； 介質(zhì)對(duì)射線的吸收系數(shù)。介質(zhì)對(duì)射線的吸收系數(shù)。 當(dāng)放射源強(qiáng)度、被測(cè)介質(zhì)一定時(shí)，則介質(zhì)厚度當(dāng)放射源強(qiáng)度、被測(cè)介質(zhì)一定時(shí)，則介質(zhì)厚度H 與射線強(qiáng)度與射線強(qiáng)度I的關(guān)系為的關(guān)系為: H=(lnI0-lnI)/ 上式表明，測(cè)出透過介質(zhì)后的射線強(qiáng)度，便可求上式表明，測(cè)出透過介質(zhì)后的射線強(qiáng)度，便可求 出被測(cè)介質(zhì)的厚度出被測(cè)介質(zhì)的厚度H。 劉玉長劉玉長 放射性物位計(jì)原理框圖 放射性物位計(jì)主要由放射源、接收器和顯示放射性物位計(jì)主要由放射源、接收器和顯示 儀表組成：儀表組成： 劉玉長劉玉長 二、物位檢測(cè)方法 放射性物位計(jì)檢測(cè)物位的方法，一

29、般為有定點(diǎn)檢測(cè)和自動(dòng)跟放射性物位計(jì)檢測(cè)物位的方法，一般為有定點(diǎn)檢測(cè)和自動(dòng)跟 蹤等方式。根據(jù)被測(cè)對(duì)象的實(shí)際需要，放射源可有多種安裝方式，蹤等方式。根據(jù)被測(cè)對(duì)象的實(shí)際需要，放射源可有多種安裝方式， 以適應(yīng)不同的物位檢測(cè)和控制的要求。以適應(yīng)不同的物位檢測(cè)和控制的要求。 (一)定點(diǎn)放射源檢測(cè)法 點(diǎn)狀放射源與接收器固定在設(shè)備的一定位置上。點(diǎn)狀放射源與接收器固定在設(shè)備的一定位置上。 1-放射源放射源 2-接收器接收器 劉玉長劉玉長 (二)跟蹤檢測(cè)法 跟蹤式放射跟蹤式放射 性物位計(jì)既保持性物位計(jì)既保持 了定點(diǎn)檢測(cè)方式了定點(diǎn)檢測(cè)方式 的優(yōu)點(diǎn)，又可實(shí)的優(yōu)點(diǎn)，又可實(shí) 現(xiàn)連續(xù)測(cè)量，并現(xiàn)連續(xù)測(cè)量，并 且量程可以很寬，

30、且量程可以很寬， 但儀表的結(jié)構(gòu)較但儀表的結(jié)構(gòu)較 復(fù)雜。復(fù)雜。 跟蹤式放射性物位計(jì)原理圖跟蹤式放射性物位計(jì)原理圖 1-放射源，放射源，2-接收器，接收器，3-導(dǎo)軌，導(dǎo)軌， 4-放大器，放大器，5-執(zhí)行器，執(zhí)行器，6，7-自整自整 角機(jī)發(fā)送接收器，角機(jī)發(fā)送接收器，8-顯示儀表，顯示儀表， 9-遠(yuǎn)傳指示儀表遠(yuǎn)傳指示儀表 劉玉長劉玉長 第八節(jié) 磁致伸縮液位計(jì) 磁致伸縮液位計(jì)主要磁致伸縮液位計(jì)主要 由電子頭、探測(cè)桿、浮子由電子頭、探測(cè)桿、浮子 三部分組成。探測(cè)桿由三部分組成。探測(cè)桿由3條條 同軸的圓管組成：外管由同軸的圓管組成：外管由 防腐蝕材料制成，以提供防腐蝕材料制成，以提供 保護(hù)作用；中間圓管可根保護(hù)作用；中間圓管可根 據(jù)要求裝配一個(gè)或多個(gè)測(cè)據(jù)要求裝配一個(gè)或多個(gè)測(cè) 溫傳感器；最中心的是波溫傳感器；最中心的是波 導(dǎo)管，其內(nèi)部是由磁致伸導(dǎo)管，其內(nèi)部是由磁致伸 縮材料構(gòu)成的波導(dǎo)絲；在縮材料構(gòu)成的波導(dǎo)絲；在 液位儀探測(cè)桿外配有內(nèi)含液位儀探測(cè)桿外