自動化檢測儀表第7講

1、第7章 物位檢測自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.1 物位的定義及物體檢測儀表的分類7.2 常用物位檢測儀表7.3 影響物位檢測的因素7.1 物位的定義及物位檢測儀表的分類（1）物位的定義 物位統(tǒng)指設(shè)備和容器中液體和固體物料的表面位置，是液位、料位、界位的總稱。 液位：指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)表面的高低 料位：指設(shè)備和容器中所存儲的塊狀、顆?；蚍?末狀固體物料的堆積高度 界位：指界面的位置，液-液界面、液-固界面自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.1 物位的定義及物位檢測儀表的分類（2）物位檢測儀表的分類 物位檢測儀表按測量方式可以分為連續(xù)測量和定點測量兩大類。 連續(xù)測量方式能持續(xù)測量物位的變化。 定點測

2、量方式只能檢測物位是否達到上限、下限或某個特定的位置，定點測量儀表一般稱為物位開關(guān)。自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)（2）物位檢測儀表的分類 按工作原理，物位檢測儀表可分為： 直讀式物位檢測儀表 靜壓式物位檢測儀表 浮力式物位檢測儀表 機械接觸式物位檢測儀表 電氣式物位檢測儀表 其他物位檢測方法自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.1 物位的定義及物位檢測儀表的分類7.2 常用物位檢測儀表（1）靜壓式液位檢測儀表 將液位的檢測轉(zhuǎn)化為靜壓力的檢測： 當被測介質(zhì)密度不變時，測量 差壓值 和液位零點位置 ， 即可得知液位Bp自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)BgHr=p=p-pAp7.2 常用物位檢測儀表（1）靜壓式液位

3、檢測儀表 壓力、差壓式液位計 對于敞口容器 為大氣壓力，在容器底部或側(cè)面液位零點處引出壓力信號，儀表指示的表壓力即反映相應(yīng)的液柱靜壓Ap自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（1）靜壓式液位檢測儀表 壓力、差壓式液位計 對于密閉容器，可用差壓計測量液位，差壓計的正壓側(cè)與容器底部相連，負壓側(cè)與容器上部的氣空間相連。自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（1）靜壓式液位檢測儀表 壓力、差壓式液位計 壓力引號的引出方式：法蘭式 1容器 2差壓計 3液位零面 4法蘭 5毛細管自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（1）靜壓式液位檢測儀表 壓力、差壓式液位計 由于儀表

4、安裝位置的關(guān)系，儀表量程會出現(xiàn)一個附加值，需對讀書進行修正：pHgh grr=自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)（1）靜壓式液位檢測儀表 吹氣式液位計 將一根吹氣管插入至被測 液體最低位，使吹氣管通 入一定的氣體，使吹氣管 中的壓力與管口處液柱靜 壓力相等。用壓力計測量 吹氣管上端壓力，就可測 得液位。7.2 常用物位檢測儀表（2）浮力式物位檢測儀表 浮子式液位計 浮子式液位計是一種恒浮力式液位計。作為檢測元件的浮子漂浮在液面上，浮子隨著液面的變化而上下移動，其所受浮力的大小保持一定，檢測浮子所在位置可知液面高低。 浮子的形狀常見有圓盤形、圓柱形和球形

5、等，其結(jié)構(gòu)要根據(jù)使用條件和使用要求來設(shè)計。自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（2）浮力式物位檢測儀表 浮子式液位計 浮子重錘液位計原理自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)（2）浮力式物位檢測儀表 浮子式液位計 舌簧管式液位計結(jié)構(gòu)原理圖7.2 常用物位檢測儀表自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)（2）浮力式物位檢測儀表 浮子式液位計 一種伺服平衡式浮子液位計7.2 常用物位檢測儀表（2）浮力式物位檢測儀表 浮筒式液位計 這是一種變浮力式液位計。作為檢測元件的浮筒為圓柱形，部分沉浸于液體中，利用浮筒被液體浸沒高度不同引起的浮力變化而檢測液位。自動檢測技

6、術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（2）浮力式物位檢測儀表 浮筒式液位計 浮筒式液位計原理 浮筒由彈簧懸掛，下端固 定的彈簧受浮筒重力而壓 縮，由彈簧的彈性力平衡 浮筒的重力。通過檢測彈 簧的變形即浮筒的位移， 即可求出相應(yīng)的液位高度。自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 電容式物位計 基于圓筒形電容器的電容值隨 物位而變化，其檢查元件是兩 個同軸圓筒電極組成的電容器： 當圓筒形電極的一部分被物料 侵沒時，兩個電極之間的介電 常數(shù)隨物位的變化而變化。自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 電容式物位計 非導(dǎo)電液位測量：

7、 同心套筒電極自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 電容式物位計 非導(dǎo)電液位測量： 同心電容器自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 電容式物位計 導(dǎo)電液位測量： 1內(nèi)電極 2絕緣套管 3外電極 4導(dǎo)電液體 自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 超聲式物位計 超聲波在介質(zhì)中傳播時會被吸收而衰減。超聲波在穿過兩種不同介質(zhì)的分界面時會產(chǎn)生反射和折射。 回波反射式超聲波物位計的工作原理，就是利用發(fā)射的超聲波脈沖將由被測物料的表面反射，測量從發(fā)射超聲波到接收回波所需的時間，可以求出從探頭到分界面的

8、距離，進而測得物位。 根據(jù)超聲波傳播介質(zhì)的不同，超聲式物位計可以分為固介式、液介式和氣介式。它的組成主要有超聲換能器和電子裝置。自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 超聲式物位計 超聲液位檢測原理 置于容器底部的超聲波換 能器向液面發(fā)射短促的超 聲波脈沖，經(jīng)時間t后， 液面處產(chǎn)生的反射回波又 被超聲波換能器接收。則 由超聲波換能器到液面的 距離H可用下式求出： H=ct/2自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 核輻射式物位計 核輻射式物位計是利用核輻射線在穿透物質(zhì)時將被衰減的現(xiàn)象來確定物位。射線射入一定厚度的介質(zhì)時，其強度

9、隨所通過介質(zhì)厚度的增加呈指數(shù)規(guī)律衰減，有如下關(guān)系： 0HII e=自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 核輻射式物位計 當射線源與被測介質(zhì)確定后，利用物位高度不同而改變射線吸收厚度的原理，測量射線輻射強度的變化即可測得物位。 核輻射式物位計主要由射線源及其防護容器、射線檢測器及電子轉(zhuǎn)換、指示電路組成。 射線源多選用穿透能力較強的射線源，通常選用鈷或銫。射線檢測器將射線強度轉(zhuǎn)換為電信號輸出。電子電路接收檢測器輸出的脈沖信號，進行轉(zhuǎn)換處理后輸出與被測物位相應(yīng)的標準信號。 自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 核輻射式物位計 幾

10、種核輻射式物位計的測量方式： 自動跟蹤方式，通過電機帶動射線源和接收器沿導(dǎo)軌隨物位變化而升降，實現(xiàn)自動跟蹤物位 自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 核輻射式物位計 幾種核輻射式物位計的測量方式： 在容器外部的相應(yīng)位置上安裝射線源與接收器，射線通過容器中的介質(zhì)時被吸收，當物位變化時其衰減程度將發(fā)生變化，測得輻射強度可知物位。自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 核輻射式物位計 幾種核輻射式物位計的測量方式： 射線源多點組合方式自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 核輻射式物位計 幾種核輻

11、射式物位計的測量方式： 接收多點組合自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 核輻射式物位計 幾種核輻射式物位計的測量方式： 多點射源多點接收方式 自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 物位開關(guān) 進行定點測量的物位開關(guān)是用于檢測物位是否達到預(yù)定高度，并發(fā)出相應(yīng)的開關(guān)量信號。針對不同的被測對象，物位開關(guān)有多種型式，可以測量液位、料位、固-液分界面、液-液分界面，以及判斷物料的有無等。物位開關(guān)的特點是簡單、可靠、使用方便，適用范圍廣。自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 物位開關(guān) 進行定點測量的

12、物位開關(guān)是用于檢測物位是否達到預(yù)定高度，并發(fā)出相應(yīng)的開關(guān)量信號。 針對不同的被測對象，物位開關(guān)有多種型式，可以測量液位、料位、固-液分界面、液-液分界面，以及判斷物料的有無等。 物位開關(guān)的特點是簡單、可靠、使用方便，適用范圍廣。利用全反射原理可以制成開關(guān)式光纖液位探測器自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 物位開關(guān) 利用全反射原理可以制成開關(guān)式光纖液位探測器探測器。 光纖液位探頭由LED光源、光電二極管和多模光纖等組成。 一般在光纖探頭的頂端裝有圓錐體反射器，當探頭未接觸液面時，光線在圓錐體內(nèi)發(fā)生全反射而返回光電二極管；在探頭接觸液面后，將有部分光線透入液體

13、內(nèi)，而使返回光電二極管的光強變?nèi)?。因此，當返回光強發(fā)生突變時，表明測頭已接觸液面，從而給出液位信號.自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 物位開關(guān) 光纖液位探測器的幾種結(jié)構(gòu)形式： a. Y形光纖結(jié)構(gòu)，由Y形光纖和 全反射椎體以及光源和光電 二極管等組成。自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 物位開關(guān) 光纖液位探測器的幾種結(jié)構(gòu)形式 b. U形結(jié)構(gòu)，在探頭端部除去光 纖的包層，當探頭浸入液體時，液 體起到包層的作用，于包層折射率 的變化使接收光強改變，其強度變 化與液體的折射率和測頭彎曲形狀 有關(guān)。自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表 物位開關(guān) 光纖液位探測器的幾種結(jié)構(gòu)形式 C. 右圖所示探頭端部是兩根多模 光纖用棱鏡耦合在一起，這種結(jié)構(gòu) 的光調(diào)制深度最強，而且對光源和 光探測器件要求不高。自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.3 影響物位測量的因素（1）液位測量的特點 穩(wěn)定的液面是一個規(guī)則的表面，但是當物料有流進流出時，會有波浪使液面波動。在生產(chǎn)過程中還可能出現(xiàn)沸騰或起泡沫的現(xiàn)象使液面變得模糊。 大型容器中常會有各處