現(xiàn)代檢測技術(shù)物位檢測技術(shù)

1、現(xiàn)代檢測技術(shù)物位檢測技術(shù)下一頁下一頁返返 回回 物位檢測液位物位檢測液位、料位料位、位置的檢測。 液位液位指液體表面的位置。 料位料位指容器中固體粉料或顆粒的堆積高度的表面位置，一般固體物料在自然堆積時料面是不平的。 指同一容器中互不相溶的兩種物質(zhì)在靜止或擾動不大時的分界面。 相界面包括液液相界面、液固相界面等。7.1 液位檢測方法液位檢測方法 7.1.1 直接測量法直接測量法 液位檢測總體上可分為直接檢測直接檢測和間接檢測間接檢測兩種方法。 直接測量是利用連通器的原理，將容器中的液體引入帶有標(biāo)尺的觀察管帶有標(biāo)尺的觀察管中，通過標(biāo)尺讀出液位高度。 通過標(biāo)尺讀數(shù)的液位計(jì)統(tǒng)稱為玻璃管液位計(jì)。玻璃管

2、液位計(jì)。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 7.1.2 壓力法壓力法 液體或固體對容器或堆積場地的底面產(chǎn)生一定的液體或固體對容器或堆積場地的底面產(chǎn)生一定的壓力。壓力。 設(shè)物料的密度設(shè)物料的密度為一常數(shù)，則對底部的壓力為一常數(shù)，則對底部的壓力P與物與物料的高度料的高度H成正比，即成正比，即 若容器底部不易安裝壓力表，可在靠近底部（距若容器底部不易安裝壓力表，可在靠近底部（距容器底部的距離為容器底部的距離為h）處接一壓力表，對于上端與大）處接一壓力表，對于上端與大氣壓相通的開口容器，其液面的高度為氣壓相通的開口容器，其液面的高度為gPHhgPH上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 對密閉容器液位進(jìn)行

3、測量時，容器下部的液體壓對密閉容器液位進(jìn)行測量時，容器下部的液體壓力除與液位高度有關(guān)外，還與液面上部介質(zhì)壓力有關(guān)。力除與液位高度有關(guān)外，還與液面上部介質(zhì)壓力有關(guān)。 這種情況可以用測量差壓的方法來獲得液位。這種情況可以用測量差壓的方法來獲得液位。 差壓計(jì)的一端與容器底部直接接通，另一端通過差壓計(jì)的一端與容器底部直接接通，另一端通過引壓管與液面上部空間連通。引壓管與液面上部空間連通。 若引壓管中液柱高度為若引壓管中液柱高度為h2，差壓計(jì)距容器底部的，差壓計(jì)距容器底部的距離為距離為h1，液面高度為，液面高度為H，液體密度為，液體密度為，重力加速度，重力加速度為為g，容器上部空間的壓力為，容器上部空間

4、的壓力為P，則，則ghPP22ghHPP)(11ghhHPPP)(2121上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 7.1.3 浮力法浮力法 利用液體浮力測量液位的傳感器有浮子式（恒浮利用液體浮力測量液位的傳感器有浮子式（恒浮力式）和浮筒式（變浮力式）兩種。力式）和浮筒式（變浮力式）兩種。 1 1、浮子式（恒浮力式）液位計(jì)、浮子式（恒浮力式）液位計(jì) 浮子式是讓浮子始終漂浮在液面上，其所受浮力浮子式是讓浮子始終漂浮在液面上，其所受浮力近似為恒定值。近似為恒定值。 浮子的位置隨液面升降而變化，把液位的測量轉(zhuǎn)浮子的位置隨液面升降而變化，把液位的測量轉(zhuǎn)化為浮子位置或位移的測量。化為浮子位置或位移的測量。 浮

5、子式液位計(jì)是將液面上的浮浮子式液位計(jì)是將液面上的浮子用繩索連接并懸掛在滑輪上，繩子用繩索連接并懸掛在滑輪上，繩索的另一端掛有平衡重錘。索的另一端掛有平衡重錘。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 當(dāng)液位上升時，浮子所受浮力當(dāng)液位上升時，浮子所受浮力F增加，增加，W- -FG，使原有平衡關(guān)系被破壞，浮子向上移動。使原有平衡關(guān)系被破壞，浮子向上移動。 浮子向上移動的同時，浮子向上移動的同時，F(xiàn)減小，減小，W- -F增加，直到增加，直到W- -F=G時，浮子將停留在新的液位上。時，浮子將停留在新的液位上。 該方法的實(shí)質(zhì)是通過浮子把液位的變化轉(zhuǎn)換成機(jī)該方法的實(shí)質(zhì)是通過浮子把液位的變化轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移的變化

6、。械位移的變化。 2、浮筒式（變浮力式）液位計(jì)、浮筒式（變浮力式）液位計(jì)GFW 浮筒式浮筒式是把一個比重比液體大的浮筒用彈簧懸掛在液體中，浮筒所受浮力隨液面升降而變化，這樣就把液位測量轉(zhuǎn)化為浮筒浮力的測量。 若浮子的重力為若浮子的重力為W，浮力為，浮力為F，重錘的重力為，重錘的重力為G，浮子漂浮在液面上時，浮子漂浮在液面上時，上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 浮筒式浮筒式液位計(jì)是將一封閉的中空金屬筒中空金屬筒懸掛在彈簧上。 筒的重量大于大于同體積的被測液體重量。 筒的重心低于低于幾何中心，無論液位高低，浮筒總能保持直立姿勢。 在工作過程中，由于彈簧受到壓力的作用，故浮筒的位移不浮筒的位移不能

7、與液位變化相一致，能與液位變化相一致，而是小于小于液位變化。 當(dāng)浮筒運(yùn)動運(yùn)動時，帶動鐵芯在差動變壓器中運(yùn)動，差動變壓器的輸出電壓信號就代表了液位的變化。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 若浮筒處于某一平衡位置，則若浮筒處于某一平衡位置，則 當(dāng)液位升高H時，浮筒浸沒長度增加h，彈簧被壓縮x，此時H=h+x。GghLghRkx)(2為彈簧變形量；x;為浮筒半徑R;度為浮筒被液體浸沒的長h;為被測液體密度體密度。為密封高壓容器內(nèi)的氣為浮筒的重力。GhgRxk)(2GghhLghhRxxk)()()(2HgRkx)(112上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 7.1.4 電學(xué)法電學(xué)法 電學(xué)法按工作原理

8、不同又可分為電阻式、電感式和電容式。hAHAAhHR222 1、電阻式液位計(jì)、電阻式液位計(jì) 它是由兩根材料和截面積相同的具有大電阻率的電阻棒組成，電阻棒兩端固定并與容器絕緣。 電阻的變化可由電橋電路轉(zhuǎn)換為電壓輸出。hKK21上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 2、電感式液位計(jì)、電感式液位計(jì) 電感式液位計(jì)是由不導(dǎo)磁管子、導(dǎo)磁性浮子和線圈組成。 管子與被測容器相連通；管子內(nèi)的導(dǎo)磁性浮子浮在液面上，浮子隨液面高度變化而上下移動。 線圈固定在液位上下限控制點(diǎn)。 當(dāng)液面變化時，浮子隨液面移動，使線圈的磁路的磁阻發(fā)生變化，所以線圈的磁通隨著改變，導(dǎo)致線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回

9、回 3、電容式液位計(jì)、電容式液位計(jì) 電容式物位計(jì)的特點(diǎn)是：無可動部件，與物料密電容式物位計(jì)的特點(diǎn)是：無可動部件，與物料密度無關(guān)。度無關(guān)。 其缺點(diǎn)是：要求物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別大差別大，需用高頻電路高頻電路。 （1）電極結(jié)構(gòu)及工作原理）電極結(jié)構(gòu)及工作原理 a、沿立式圓筒形容器軸線插入一導(dǎo)體棒，與容、沿立式圓筒形容器軸線插入一導(dǎo)體棒，與容器內(nèi)壁的導(dǎo)體構(gòu)成一電容器，被測液體為絕緣物料。器內(nèi)壁的導(dǎo)體構(gòu)成一電容器，被測液體為絕緣物料。 b、將導(dǎo)體棒用絕緣支架套裝在金屬圓筒中（兩、將導(dǎo)體棒用絕緣支架套裝在金屬圓筒中（兩者同軸），筒上下開口，或整體上均勻分布多個孔，者同

10、軸），筒上下開口，或整體上均勻分布多個孔，使內(nèi)外物位相同。棒狀電極與金屬圓筒構(gòu)成一電容器。使內(nèi)外物位相同。棒狀電極與金屬圓筒構(gòu)成一電容器。物料為絕緣性的。物料為絕緣性的。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 c、沿立式圓筒形容器軸線插入一包有絕緣材料、沿立式圓筒形容器軸線插入一包有絕緣材料的導(dǎo)體棒，若被測液體為導(dǎo)電性物料，則導(dǎo)體棒與物的導(dǎo)體棒，若被測液體為導(dǎo)電性物料，則導(dǎo)體棒與物料構(gòu)成一電容器。料構(gòu)成一電容器。 對于兩導(dǎo)體間介電常數(shù)為對于兩導(dǎo)體間介電常數(shù)為的同軸線，單位長度的同軸線，單位長度的電容量為的電容量為dDUQCln2 假設(shè)電容器的帶電量為假設(shè)電容器的帶電量為Q； 計(jì)算兩導(dǎo)體間的電場強(qiáng)度

11、矢量；計(jì)算兩導(dǎo)體間的電場強(qiáng)度矢量； 計(jì)算兩導(dǎo)體間的電壓計(jì)算兩導(dǎo)體間的電壓U； 計(jì)算電容量：計(jì)算電容量：C=Q/U上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 對于結(jié)構(gòu)對于結(jié)構(gòu)(a)的電極，若電極長度為的電極，若電極長度為H0，沉沒在液，沉沒在液體中的長度為體中的長度為HL，則，則dDHHCLln)(2011外露部分：dDHCLln222液體部分：21CCCx總電容：LHdDC)(ln2120 2與與1的差值越大，靈敏度越高；或的差值越大，靈敏度越高；或d越接近越接近D，靈敏度也越高。靈敏度也越高。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 7.1.5 熱學(xué)法熱學(xué)法 1、熱電法、熱電法 在容器壁上選定一系列測量點(diǎn)

12、，并裝上熱電偶。熱電偶。 將各測量點(diǎn)上熱電偶的輸出記錄下來，并描出溫溫度度熱電勢分布曲線。熱電勢分布曲線。 曲線上反映出第7個和第8個測量點(diǎn)之間產(chǎn)生了溫度突變，因此，液面就在第7和第8個測量點(diǎn)之間。 2、熱磁感應(yīng)法、熱磁感應(yīng)法 在容器壁上選擇一系列測量點(diǎn)，并在這些點(diǎn)上焊上裝有熱敏磁性材料熱敏磁性材料的線圈，線圈中通以交流電。 液面溫度的變化轉(zhuǎn)換為線圈阻抗的變化。 線圈阻抗的變化經(jīng)交流電橋交流電橋轉(zhuǎn)換為電壓輸出。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 7.1.6 超聲波法超聲波法 超聲波在傳播中遇到相界面時，有一部分反射回來，另一部分則折射入相鄰介質(zhì)中。 當(dāng)超聲波由氣體傳播到液體或固體中，或者由固體

13、、液體傳播到空氣中時，由于介質(zhì)密度相差太大而幾乎全部發(fā)生反射。全部發(fā)生反射。 在容器底部或頂部安裝超聲波發(fā)射器和接收器。發(fā)射出的超聲波在相界面被反射，并由接收器接收，測出超聲波從發(fā)射到接收的時間差，便可測出液位高低。 超聲液位計(jì)按傳播介質(zhì)不同，可分為氣介式、液介式和固介式三種。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 按探頭的工作方式可分為自發(fā)自收的單探頭方式和收發(fā)分開的雙探頭方式。tCL21 單探頭液位計(jì)使用一個換能器，由控制電路控制它分時交替作發(fā)射與接收器。 雙探頭式使用兩個換能器分別作為發(fā)射器和接收器。 若超聲波傳播距離為L （發(fā)射器與相界面距離） 、傳播速度為C、傳播時間為t，則 對于給定的

14、介質(zhì)，超聲波的傳播速度可看成已知；t的測量一般是用接收到的信號觸發(fā)門電路對振蕩器的測量一般是用接收到的信號觸發(fā)門電路對振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 7.1.8 微波法微波法 1、反射式微波液位計(jì)、反射式微波液位計(jì)22244HdGGPPriir 微波發(fā)射天線傾斜一定的角度向液面發(fā)射微波束，波束遇到液面即發(fā)生反射，反射波束由微波接收天線接收。 微波接收天線接收到的微波功率為2224144HdGGPrii上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 2、調(diào)頻連續(xù)波式物位計(jì)221HKKrrPPKKH21上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回7.2 料位檢測方法

15、料位檢測方法 7.2.1 重錘探測法重錘探測法 重錘連在與電機(jī)相連的鼓輪上。 電機(jī)發(fā)訊使重錘在執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制下動作。 重錘從預(yù)先定好的原點(diǎn)處靠自重開始下降，通過計(jì)數(shù)或邏輯控制記錄重錘下降的位置。 當(dāng)重錘碰到物料時，產(chǎn)生失重信號，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)停轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，使電機(jī)帶動重錘迅速返回原點(diǎn)位置。 重錘探測法是一種比較粗略的檢測方法，但在某些精度要求不高的場合仍是一種簡單可行的測量方法，它既可以連續(xù)測量，也可進(jìn)行定點(diǎn)控制.上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 7.2.2 稱重法稱重法 一定容積的容器內(nèi)，物料重量與料位高度應(yīng)當(dāng)是成比例的。 用稱重傳感器或測力傳感器測出物料的重量，然后再換算出料位的高度。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 7.2.3 電學(xué)法電學(xué)法 1、電阻式物位計(jì)、電阻式物位計(jì) 電阻式物位一般用作料位的定點(diǎn)控制。定點(diǎn)控制。 在容器內(nèi)的不同位置安裝兩支或多支控制電極。 當(dāng)物料上升或下降下某一位置時，即與相應(yīng)位置上的電極接通或斷開，使該路信號發(fā)生器發(fā)出報(bào)警或控制信號。 容器內(nèi)壁為導(dǎo)體，作為另一電極。 要求物料是導(dǎo)電介質(zhì)。 2、電容式料位計(jì)、電容式料位計(jì) 與電容式液位計(jì)的原理相類似。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回 7.2.4 聲學(xué)法聲學(xué)法 音叉式料位控制器是由音叉、壓電元件及電子線路等組成。 音叉由壓電元件激振，以一定頻率振動。 當(dāng)料位上升或下降到觸及音叉時，音叉振幅及