物位測(cè)量及儀表

1、物位測(cè)量及儀表物位測(cè)量及儀表物位測(cè)量：物位測(cè)量：液位液位氣體和液體間的分界面。氣體和液體間的分界面。界位界位兩種不同液體間的接觸面；液體與固體間的兩種不同液體間的接觸面；液體與固體間的 接觸面。接觸面。料位料位氣體與固體顆?；蚍勰┑姆纸缑妗怏w與固體顆?；蚍勰┑姆纸缑?。返回返回1 1、液位檢測(cè)方法液位檢測(cè)方法 液位檢測(cè)總體上可分為直接檢測(cè)和間接檢測(cè)兩種方法。 直接測(cè)量是一種最為簡(jiǎn)單、直觀的測(cè)量方法，它是利用連通器的原理，將容器中的液體引入帶有標(biāo)尺的觀察管中，通過標(biāo)尺讀出液位高度。 間接測(cè)量，是將液位信號(hào)轉(zhuǎn)化為其它相關(guān)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，如壓力法、浮力法、電學(xué)法等。 1.1直接測(cè)量法直接測(cè)量法 直接測(cè)

2、量是一種最為簡(jiǎn)單、直觀的測(cè)量方法，它是利用連通器的原理，將容器中的液體引入帶有標(biāo)尺的觀察管中，通過標(biāo)尺讀出液位高度。下圖所示的是玻璃管液位計(jì)。 玻璃管液位計(jì)電接點(diǎn)水位計(jì)的水位傳感器原理電接點(diǎn)水位計(jì)的水位傳感器原理 原理：原理：帶若干電接點(diǎn)的連通容器，因汽、水導(dǎo)電性能差帶若干電接點(diǎn)的連通容器，因汽、水導(dǎo)電性能差別，被水淹沒的電接點(diǎn)所在電路處于低電阻別，被水淹沒的電接點(diǎn)所在電路處于低電阻( (相當(dāng)于開相當(dāng)于開關(guān)閉合關(guān)閉合) )，因此被水接通的電接點(diǎn)位置可表示水位。，因此被水接通的電接點(diǎn)位置可表示水位。電接點(diǎn)導(dǎo)通的顯示方法：電接點(diǎn)導(dǎo)通的顯示方法：燈泡閃亮，帶放大器的發(fā)光二燈泡閃亮，帶放大器的發(fā)光二極

3、管等。極管等。 測(cè)量筒和汽包相連，據(jù)連通器力平衡原理從汽包內(nèi)測(cè)量筒和汽包相連，據(jù)連通器力平衡原理從汽包內(nèi)取出測(cè)量水柱。取出測(cè)量水柱。傳感器傳感器是水柱中組成測(cè)量標(biāo)尺的是水柱中組成測(cè)量標(biāo)尺的系列電系列電極極，將水柱分成若干區(qū)間。電極在水中對(duì)應(yīng)點(diǎn)呈綠色，將水柱分成若干區(qū)間。電極在水中對(duì)應(yīng)點(diǎn)呈綠色，在汽中對(duì)應(yīng)點(diǎn)呈紅色，紅綠燈光柱界面顯示水位。在汽中對(duì)應(yīng)點(diǎn)呈紅色，紅綠燈光柱界面顯示水位。電接點(diǎn)式水位傳感器的結(jié)構(gòu)電接點(diǎn)式水位傳感器的結(jié)構(gòu)電接點(diǎn)水位計(jì)電接點(diǎn)水位計(jì)1汽包汽包 2測(cè)量筒測(cè)量筒 3下接管下接管 4電接點(diǎn)電接點(diǎn) 電接點(diǎn)15,17,19個(gè)，正常水位附近要安裝密一些。共有3豎行夾角120顯示電路顯示儀

4、表： 氖氣顯示儀表并聯(lián)分流電阻限流電阻特點(diǎn)： 但指示不連續(xù)，兩電極間的距離就是儀表的不靈敏區(qū)。 接點(diǎn)之間在高度上的間距不是均勻的，在正常水位附近要密一些。1.2 壓力法液位壓力法液位 壓力法依據(jù)液體重量所產(chǎn)生的壓力進(jìn)行測(cè)量。由于液體對(duì)容器底面產(chǎn)生的靜壓力與液位高度成正比，因此通過測(cè)容器中液體的壓力即可測(cè)算出液位高度。 對(duì)常壓開口容器，液位高度H與液體靜壓力P之間有如下關(guān)系： gPH 下圖為用于測(cè)量開口容器液位高度的三種壓力式液位計(jì)。(a) 壓力表式液位計(jì) (b)法蘭式液位變送器 (c)吹氣式液位計(jì) 對(duì)于密閉容器中的液位測(cè)量，可用差壓法進(jìn)行測(cè)量，它可在測(cè)量過程中消除液面上部氣壓及氣壓波動(dòng)對(duì)示值的

5、影響，下圖示出差壓式液位計(jì)測(cè)量原理。 引壓導(dǎo)管易被腐蝕或堵塞，影響測(cè)量精度，應(yīng)用法蘭式壓力（差壓）變送器。敏感元件為金屬膜盒，它直接與被測(cè)介質(zhì)接觸，省去引壓導(dǎo)管，從而克服導(dǎo)管的腐蝕和阻塞問題。膜盒經(jīng)毛細(xì)管與變送器的測(cè)量室相通，它們所組成的密閉系統(tǒng)內(nèi)充以硅油，作為傳壓介質(zhì)。為了毛細(xì)管經(jīng)久耐用，其外部均套有金屬蛇皮保護(hù)管。對(duì)于具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及粘度大、易凝固的介質(zhì)法蘭式壓力（差壓）變送器量程遷移量程遷移無(wú)論是壓力檢測(cè)法還是差壓法，均要求零液位與檢測(cè)儀表無(wú)論是壓力檢測(cè)法還是差壓法，均要求零液位與檢測(cè)儀表在同一水平高度，否則會(huì)產(chǎn)生附加靜壓誤差。在同一水平高度，否則會(huì)產(chǎn)生附加靜壓誤差。處理方法

6、處理方法對(duì)壓力變送器進(jìn)行零點(diǎn)對(duì)壓力變送器進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整，使在只受附加靜調(diào)整，使在只受附加靜壓力時(shí)輸出為壓力時(shí)輸出為“零零”。量程遷移量程遷移量程量程遷移遷移無(wú)遷移無(wú)遷移負(fù)遷移負(fù)遷移正遷移正遷移Hhn無(wú)遷移無(wú)遷移保證正壓室與零液位等高保證正壓室與零液位等高gHP1當(dāng)當(dāng)H為零時(shí)，差壓輸為零時(shí)，差壓輸出為零。出為零。差壓變送器的作用是將輸入的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)差壓變送器的作用是將輸入的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。信號(hào)輸出。n負(fù)遷移負(fù)遷移形成原因：加隔離罐或采形成原因：加隔離罐或采用法蘭式測(cè)壓差。用法蘭式測(cè)壓差。1210ghgHPP正壓室：正壓室：220ghPP負(fù)壓室：負(fù)壓室：BgHhhgg

7、HPPP11221)(差壓：差壓：當(dāng)當(dāng)H=0時(shí)，差壓的輸出并不為零，而是時(shí)，差壓的輸出并不為零，而是-B。為使。為使H=0時(shí)，時(shí)，差變的輸出為差變的輸出為4mA，就要消除，就要消除-B的影響。稱之為量程遷移。的影響。稱之為量程遷移。由于要遷移的時(shí)為負(fù)值，所以稱為負(fù)遷移。由于要遷移的時(shí)為負(fù)值，所以稱為負(fù)遷移。量程遷移實(shí)例量程遷移實(shí)例 例如：已知例如：已知31/1200mkg32/950mkgmh0 . 11mh0 . 52m0 . 30mL 液位高度變化形成的差壓值為：液位高度變化形成的差壓值為： 所以可選擇差壓變送器量程為所以可選擇差壓變送器量程為40kPaPagH3528038 . 9120

8、01PaghhB372408 . 9950) 15()(212 所以負(fù)遷移量為所以負(fù)遷移量為37.240kPa，即將差壓變送器的零點(diǎn)調(diào)為，即將差壓變送器的零點(diǎn)調(diào)為-37.240kPa。遷移后差變的測(cè)量范圍為。遷移后差變的測(cè)量范圍為-37.242.76kPa。n正遷移正遷移011pgHghP正壓室：正壓室：負(fù)壓室：負(fù)壓室：0pP 壓差：壓差：gHghPPP11當(dāng)當(dāng)H=0時(shí)，差壓輸出并不為時(shí)，差壓輸出并不為零，其值為零，其值為ghC1其遷移量為正值，所以稱為正遷移。其遷移量為正值，所以稱為正遷移。綜上所述：正負(fù)遷移的實(shí)質(zhì)是改變變送器的零點(diǎn)，同時(shí)改綜上所述：正負(fù)遷移的實(shí)質(zhì)是改變變送器的零點(diǎn)，同時(shí)改變

9、量程的上下限，而量程范圍不變。變量程的上下限，而量程范圍不變。1.3 浮力法浮力法 恒浮力式檢測(cè)的基本原理是通過測(cè)量漂浮于被測(cè)液恒浮力式檢測(cè)的基本原理是通過測(cè)量漂浮于被測(cè)液面上的浮子（也稱浮標(biāo)）隨液面變化而產(chǎn)生的位移。面上的浮子（也稱浮標(biāo)）隨液面變化而產(chǎn)生的位移。 變浮力式檢測(cè)是利用沉浸在被測(cè)液體中的浮筒（也變浮力式檢測(cè)是利用沉浸在被測(cè)液體中的浮筒（也稱沉筒）所受的浮力與液面位置的關(guān)系檢測(cè)液位稱沉筒）所受的浮力與液面位置的關(guān)系檢測(cè)液位 。 浮力式液位檢測(cè)分為恒浮力式檢測(cè)與變浮力式檢測(cè)。浮力式液位檢測(cè)分為恒浮力式檢測(cè)與變浮力式檢測(cè)。1.3.1 鋼帶浮子式液位計(jì)鋼帶浮子式液位計(jì) 右圖為直讀式鋼帶浮

10、子式液位計(jì)，這是一種最簡(jiǎn)單的液位計(jì)，一般只能就地顯示。1.3.2浮球液位計(jì)浮球液位計(jì) 電動(dòng)浮球液位變送器的測(cè)量部分由浮球與平衡桿和平衡錘組成力矩平衡機(jī)構(gòu)，因此浮球可以自由地隨液位的變化而升降。當(dāng)液位改變時(shí)，浮球的位置發(fā)生相應(yīng)的變化，通過球桿帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，表頭內(nèi)角位移傳感器與主軸通過齒輪嚙合，將液位的變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)浮球液位計(jì)浮球液位計(jì)浮球式液位計(jì)浮球式液位計(jì) OBGOAFW )（1. 工作原理工作原理2. 特點(diǎn)特點(diǎn)（1）量程小，受連桿長(zhǎng)度和角度限制；）量程小，受連桿長(zhǎng)度和角度限制；（2）精度低，最高）精度低，最高0.5級(jí)左右；級(jí)左右；（3）適用于溫度、粘度較高，壓力不）適用于溫度、粘度較

11、高，壓力不 高的液位測(cè)量。高的液位測(cè)量。W浮球的重力；浮球的重力；G重錘的重力；重錘的重力；OA轉(zhuǎn)軸到浮球中心垂直距離；轉(zhuǎn)軸到浮球中心垂直距離；OB轉(zhuǎn)軸到重錘中心垂直距離。轉(zhuǎn)軸到重錘中心垂直距離。內(nèi)浮球液位計(jì)內(nèi)浮球液位計(jì)H F (W-F) 杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)F 返回返回1.3.3磁浮子液位計(jì) 磁性浮子、浮球式液位計(jì)主要由本體部分、就地指示器、遠(yuǎn)傳變送器以及上、下限液位報(bào)警器等幾部分組成。磁性浮子式液位計(jì)通過與工藝容器相連的筒體內(nèi)浮子隨液面（或界面）的上下移動(dòng)，由浮子內(nèi)的磁鋼利用磁耦合原理驅(qū)動(dòng)磁性翻板指示器，用紅藍(lán)兩色（液紅氣藍(lán)）明顯直觀地指示出工藝容器內(nèi)的液位或界位。水平軸NNNNS

12、徑向充磁翻板式液位計(jì)工作原理動(dòng)畫演示翻板式液位計(jì)工作原理動(dòng)畫演示返本節(jié)目錄返本節(jié)目錄返本章目錄返本章目錄1.3.4 浮筒式液位計(jì)浮筒式液位計(jì) 浮筒式液位計(jì)屬于變浮力液位計(jì)，當(dāng)被測(cè)液面位置變化時(shí)，浮筒浸沒體積變化，所受浮力也變化，通過測(cè)量浮力變化確定出液位的變化量。圖中： 1-浮筒；2-彈簧；3-差動(dòng)變送器 。浮筒式液位計(jì)：是一種浮筒式液位計(jì)：是一種變浮力變浮力式液位計(jì)。式液位計(jì)?；驹恚夯驹恚?設(shè)浮筒質(zhì)量為設(shè)浮筒質(zhì)量為m ，截面積為，截面積為A ，彈簧的剛度，彈簧的剛度為為c，壓縮位移為，壓縮位移為 x0，被測(cè)液體密度為，被測(cè)液體密度為 ，浮筒沒，浮筒沒入液體高度為入液體高度為H起始位置

13、彈性力與重力、浮力相平衡，有：起始位置彈性力與重力、浮力相平衡，有：彈性力重力浮力浮筒式液位計(jì)：是一種浮筒式液位計(jì)：是一種變浮力變浮力式液位計(jì)。式液位計(jì)。基本原理：基本原理：當(dāng)液位變化時(shí)，浮筒所受浮力改變，彈簧的當(dāng)液位變化時(shí)，浮筒所受浮力改變，彈簧的變形亦有變化。變形亦有變化。達(dá)到新的力平衡時(shí)則有以下關(guān)系：達(dá)到新的力平衡時(shí)則有以下關(guān)系：（即浮筒位移變化）彈簧變形變化液位高度變化假設(shè)xH浮筒式液位計(jì)：是一種浮筒式液位計(jì)：是一種變浮力變浮力式液位計(jì)。式液位計(jì)?；驹恚夯驹恚?結(jié)論：只要檢測(cè)彈簧的變形結(jié)論：只要檢測(cè)彈簧的變形x（即浮筒的（即浮筒的位移量），即可確定液位的變化位移量），即可確定液

14、位的變化H ,進(jìn)而確定液體的液位高度。進(jìn)而確定液體的液位高度。HHxHxHHH浮筒式液位計(jì)：是一種浮筒式液位計(jì)：是一種變浮力變浮力式液位計(jì)。式液位計(jì)。 位移檢測(cè)方法：位移檢測(cè)方法：彈簧變形量的檢測(cè)可通過差動(dòng)變壓器實(shí)現(xiàn)。彈簧變形量的檢測(cè)可通過差動(dòng)變壓器實(shí)現(xiàn)。如圖，在浮筒頂部的連桿上裝一鐵心，鐵心隨如圖，在浮筒頂部的連桿上裝一鐵心，鐵心隨浮筒而上下移動(dòng)，其位移經(jīng)差動(dòng)變壓器轉(zhuǎn)換為浮筒而上下移動(dòng)，其位移經(jīng)差動(dòng)變壓器轉(zhuǎn)換為與位移成比例的電壓輸出，從而給出相應(yīng)的液位與位移成比例的電壓輸出，從而給出相應(yīng)的液位指示。指示。 采用彈簧結(jié)構(gòu)的好處：采用彈簧結(jié)構(gòu)的好處：液位高度的變化范圍可能很寬，但浮筒只有很小的位

15、移，對(duì)液位高度的變化范圍可能很寬，但浮筒只有很小的位移，對(duì)應(yīng)差動(dòng)式變壓器鐵芯位移很小，實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便。應(yīng)差動(dòng)式變壓器鐵芯位移很小，實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便。電動(dòng)浮筒液位計(jì) 杠桿的末端吊有內(nèi)筒，浮筒隨介質(zhì)的浮力F1變化而升降，這個(gè)浮力作用在杠桿1上，使杠桿系統(tǒng)以軸封膜片為支點(diǎn)而產(chǎn)生微小偏轉(zhuǎn)（軸封膜片一方面作為杠桿的支點(diǎn)，另一方面起密封作用）。帶動(dòng)杠桿2轉(zhuǎn)動(dòng) ，傳感器將偏移量經(jīng)信號(hào)處理及轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成420mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，即完成變換過程。 智能浮筒液位（界位）變送器 被測(cè)液位的變化引起內(nèi)筒位置的變化，該變化被傳遞到扭力管組件上，使扭力管與芯軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)固定在扭力管芯軸上的磁鐵發(fā)生旋轉(zhuǎn)位移，改變了由霍爾效應(yīng)

16、傳感器檢測(cè)的磁場(chǎng)。該傳感器將磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。液位變化液位變化扭力矩變化扭力矩變化扭轉(zhuǎn)角變化扭轉(zhuǎn)角變化 角位移傳感器角位移傳感器電信號(hào)電信號(hào)扭力管式結(jié)構(gòu)扭力管式結(jié)構(gòu)1.1.測(cè)量元件測(cè)量元件作用：作用：H H 浮力浮力 Fx扭角扭角 H = Hmax時(shí)：杠桿作用力為時(shí)：杠桿作用力為gAHWFmaxxH=0時(shí)：杠桿作用力為時(shí)：杠桿作用力為x =扭力管產(chǎn)生扭角扭力管產(chǎn)生扭角max(約約7)。扭力管產(chǎn)生最小扭角為扭力管產(chǎn)生最小扭角為min (約約2)。 A 浮筒截面積；浮筒截面積； 被測(cè)液體密度。被測(cè)液體密度。Fx 測(cè)量部分測(cè)量部分返回返回2. 轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換部分作用：作用：將將u I0 %100m

17、ax K K 比例系數(shù)，比例系數(shù)，K=0100%短路環(huán)短路環(huán)轉(zhuǎn)至中舌轉(zhuǎn)至中舌最左端最左端時(shí)，時(shí)，K=0；最右端最右端時(shí)，時(shí)，K=100%。 01=K0 02 =（1-K）0021)12( ZKuuu Z 磁通磁通- -電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)。電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)。u與與K成正比，則成正比，則u與與成正比成正比。差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器返回返回返回返回（三）軸封膜片式結(jié)構(gòu)（三）軸封膜片式結(jié)構(gòu)返回返回1. 位移檢測(cè)放大器位移檢測(cè)放大器 作用：作用：將銜鐵微小位移將銜鐵微小位移 S 轉(zhuǎn)換成直流電流轉(zhuǎn)換成直流電流 I0。2電磁反饋機(jī)構(gòu)電磁反饋機(jī)構(gòu)作用：作用：I0Ff返回返回3. 工作原理工作原理力矩平衡力矩平衡(力平衡力平

18、衡) 改變改變W或矢量角或矢量角可改變量程。可改變量程。HWtanKI0K變送器結(jié)構(gòu)常數(shù)。變送器結(jié)構(gòu)常數(shù)。Fx Fx =W-F1. 量程由浮筒長(zhǎng)度決定。量程由浮筒長(zhǎng)度決定。 國(guó)產(chǎn)：國(guó)產(chǎn)：300、500、800、1200、1600、2000mm（四）特點(diǎn)（四）特點(diǎn)2. 只能用于測(cè)量輕、凈介質(zhì)。只能用于測(cè)量輕、凈介質(zhì)。 3. 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)當(dāng)被測(cè)介質(zhì)密度變化時(shí)，必須進(jìn)行密度修正。密度變化時(shí)，必須進(jìn)行密度修正。 4. 精度精度0.51.0級(jí)，級(jí)，可測(cè)液位、界位?？蓽y(cè)液位、界位。返回返回1.6 超聲波法超聲波法超聲波液位計(jì)利用波在介質(zhì)中的傳播超聲波液位計(jì)利用波在介質(zhì)中的傳播特性。特性。 因此，在容器底部或

19、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(cè)出超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間差，便可測(cè)出液位高低。工作原理工作原理返回返回 所謂超聲波一般是指頻率高于可聽頻率極限(20kHz以上頻段)的彈性振動(dòng)，這種振動(dòng)以波動(dòng)的形式在介質(zhì)中的傳播過程就形成超聲波。超聲波在穿過不同介質(zhì)的分界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射，根據(jù)超聲波從發(fā)射至接收到反射回波的時(shí)間間隔與物位高度之間的關(guān)系，就可以進(jìn)行物位的測(cè)量。 超聲波液位計(jì)按傳聲介質(zhì)不同，可分為氣介式氣介式、液介式液介式和固介式固介式三種；按探頭的工作方式可分為自發(fā)自收的自發(fā)自收的單探頭方式單探頭方式和收發(fā)分開的雙探頭方式收發(fā)分開的雙探頭方式。相互組合

20、可以得到六種液位計(jì)的方案。(a)氣介式 (b) 液介式 (c)固介式單探頭超聲波液位計(jì) 由上圖看出，超聲波傳播距離為L(zhǎng)，波的傳播速度為C，傳播時(shí)間為t ，則： L是與液位有關(guān)的量，故測(cè)出L便可知液位， L的測(cè)量一般是用接收到的信號(hào)觸發(fā)門電路對(duì)振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。tCL21聲波遇到兩相界面時(shí)會(huì)聲波遇到兩相界面時(shí)會(huì)發(fā)生發(fā)生反射反射氣介聲速氣介聲速高出最高高出最高液位液位測(cè)量盲區(qū)測(cè)量盲區(qū)約約1m v（P,T）eg.空氣空氣 V0 = 331 m/s；V100 = 387 m/s帶溫度探頭的超聲波液位計(jì)帶溫度探頭的超聲波液位計(jì)帶有聲速校正桿的超聲波液位計(jì)帶有聲速校正桿的超聲波液位計(jì) 00tth

21、h vth002vth2tt0hh01.7導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì) 導(dǎo)波雷達(dá)液（界）位變送器運(yùn)用了 TDR（時(shí)域反射原理）技術(shù)，發(fā)射的電磁波脈沖沿著桿或纜傳送當(dāng)遇到比先前傳導(dǎo)介質(zhì)（空氣或蒸發(fā)汽）介電常數(shù)大的介質(zhì)表面時(shí)，脈沖波被反射回來(lái)。用超高速計(jì)來(lái)計(jì)算脈沖波的傳導(dǎo)時(shí)間，從而達(dá)到精確的液位測(cè)量。 導(dǎo)波式雷達(dá)液位測(cè)量采用時(shí)域反射法 (TDR，Time Domain Reflectometry)，通常稱導(dǎo)波雷達(dá)，采用脈沖波方式工作。與普通微波物位計(jì)不同點(diǎn)在于雷達(dá)發(fā)射的高頻脈沖不是通過空間傳播，而是沿一根(或兩根)從罐頂伸入直達(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纜繩。雷達(dá)式液位計(jì)示意圖cHt02 雷

22、達(dá)波由天線發(fā)出到接收到由液面來(lái)的反射波的時(shí)間t由下式確定 0HLH由于tcLH2故24雷達(dá)探測(cè)器對(duì)時(shí)間的測(cè)量有微波脈沖法及連續(xù)波調(diào)頻法兩種方式。雷達(dá)探測(cè)器對(duì)時(shí)間的測(cè)量有微波脈沖法及連續(xù)波調(diào)頻法兩種方式。微波脈沖法原理示意圖1.8脈沖雷達(dá)物位計(jì)脈沖雷達(dá)物位計(jì) 雷達(dá)天線面對(duì)物料發(fā)射微波，微波遇到物料后反射，反射微波被脈沖雷達(dá)天線接收。那么距離物料表面的距離D可通過脈沖的時(shí)間行程T來(lái)測(cè)得：D=cT/2 (c是光速)因空罐的距離E已知，則物位L為： L = E-D檢測(cè)原理微波發(fā)射天線通過輸入空罐高度E(=零點(diǎn))，滿罐高度F(=滿量程)及一些應(yīng)用參數(shù)的設(shè)定，使輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)于4-20mA輸出。雷達(dá)液位計(jì)的

23、測(cè)量不確定度 0.2s，輸出信號(hào)均為420mA/HART，兩線制。測(cè)量范圍：035m；回波采樣55次/s，精確度約為(0.20.3)% FS。 發(fā)射接收高頻電磁波，原理類似于超聲液位發(fā)射接收高頻電磁波，原理類似于超聲液位計(jì)。計(jì)。電磁波電磁波，波速與空氣溫度、濕度等無(wú)關(guān)波速與空氣溫度、濕度等無(wú)關(guān)。H HH H導(dǎo)導(dǎo)波波管管vtH21雷達(dá)液位計(jì)雷達(dá)液位計(jì)導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)德國(guó)德國(guó)E+H FMR230 雷達(dá)液位計(jì)雷達(dá)液位計(jì)用于液體、顆粒及漿料物位的用于液體、顆粒及漿料物位的連續(xù)非接觸測(cè)量連續(xù)非接觸測(cè)量。測(cè)量不受介質(zhì)變化、溫度變化、測(cè)量不受介質(zhì)變化、溫度變化、惰性氣體及蒸汽的影響；惰性氣體及蒸

24、汽的影響；喇叭式天線喇叭式天線，頻率，頻率6 GHz；量程量程20 m，精度，精度3mm；兩線制，兩線制，HART協(xié)議；協(xié)議；西門子西門子SITRANS LR400 雷達(dá)液位計(jì)雷達(dá)液位計(jì)適于測(cè)量高粉塵固體物料適于測(cè)量高粉塵固體物料和低介電常數(shù)液體物位。和低介電常數(shù)液體物位。連續(xù)波調(diào)頻工作方式連續(xù)波調(diào)頻工作方式；工作頻率工作頻率24 GHz；量程量程50 m，精度，精度60 mm；兩線制，兩線制，HART協(xié)議；協(xié)議；現(xiàn)場(chǎng)本安型的紅外手持編程器對(duì)儀表進(jìn)行編程?，F(xiàn)場(chǎng)本安型的紅外手持編程器對(duì)儀表進(jìn)行編程。德國(guó)科隆德國(guó)科隆(KROHNE) BM70P 雷達(dá)液位計(jì)雷達(dá)液位計(jì)液體和液化氣的液位測(cè)量。液體和液

25、化氣的液位測(cè)量。工作頻率工作頻率8.99.9 GHz；量程量程35 m；精度精度: 110 m時(shí)，時(shí)，1mm 10 m時(shí)，時(shí)，0.01% 示值誤差示值誤差具有改進(jìn)信噪比的微波窗，具有改進(jìn)信噪比的微波窗，高靈敏性高靈敏性，動(dòng)態(tài)響應(yīng)達(dá)動(dòng)態(tài)響應(yīng)達(dá) 140 dB 。t t發(fā)射脈沖發(fā)射脈沖接收脈沖接收脈沖計(jì)數(shù)時(shí)鐘計(jì)數(shù)時(shí)鐘N個(gè)N個(gè)若計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率為若計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率為f，從發(fā)射脈沖瞬間觸發(fā)計(jì)數(shù)到接收，從發(fā)射脈沖瞬間觸發(fā)計(jì)數(shù)到接收脈沖瞬間停止計(jì)數(shù)，共有脈沖瞬間停止計(jì)數(shù)，共有N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，則傳播時(shí)間則傳播時(shí)間t為為fNt vtH21vtH21由由得得fvtvH22其中其中 t t計(jì)數(shù)脈沖周期計(jì)數(shù)脈沖周期

26、 f f計(jì)數(shù)脈沖頻率計(jì)數(shù)脈沖頻率 H H液位分辨率液位分辨率電磁波速度（即光速）電磁波速度（即光速） m/s， H1.5 mm 計(jì)數(shù)脈沖頻率計(jì)數(shù)脈沖頻率為為8103vGHzHzf1001011psst101011而當(dāng)前集成電路的運(yùn)算速度為幾十而當(dāng)前集成電路的運(yùn)算速度為幾十MHz，相差，相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)，幾個(gè)數(shù)量級(jí)，必須另尋出路必須另尋出路！ 被測(cè)信號(hào)是周期為被測(cè)信號(hào)是周期為T的的周期性信號(hào)周期性信號(hào)，采樣周期采樣周期為為T+t，每周期只采一個(gè)，每周期只采一個(gè)瞬時(shí)值，瞬時(shí)值，等效采樣周期等效采樣周期為為t。周期性重復(fù)的高頻信號(hào)周期性重復(fù)的高頻信號(hào)均可采用此方法，降低采樣頻均可采用此方法，降低采樣頻

27、率。率。原理原理等效時(shí)間采樣法在時(shí)間量檢測(cè)中的應(yīng)用等效時(shí)間采樣法在時(shí)間量檢測(cè)中的應(yīng)用t（最小分辨時(shí)間）為（最小分辨時(shí)間）為發(fā)射發(fā)射與與采樣信號(hào)采樣信號(hào)周期差值，又稱周期差值，又稱等效采樣周期，只要滿足兩信號(hào)周期之差為等效采樣周期，只要滿足兩信號(hào)周期之差為t10ps。舉例：舉例：發(fā)射時(shí)鐘發(fā)射時(shí)鐘628.0000008 10fMHzHz2125000Tps采樣時(shí)鐘采樣時(shí)鐘618.0001568.000156 10fMHzHz相應(yīng)的，相應(yīng)的，1124997.6Tps0212.4tTTps前已述，分辨前已述，分辨H=1.5mm液位，等效采樣周期液位，等效采樣周期t10ps故，若實(shí)測(cè)距離故，若實(shí)測(cè)距離

28、hD6.182m第第n個(gè)采樣脈沖可測(cè)到反射波，求個(gè)采樣脈沖可測(cè)到反射波，求n？pstt6 .940pst6 . 9mhD182. 6psvhtDD3 .41213103182. 6228tntD05.42936 . 93 .41213ttnD若取若取n=4294，則發(fā)射接收，則發(fā)射接收4294次完成測(cè)量，次完成測(cè)量，用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)n，即可測(cè)出，即可測(cè)出tD，進(jìn)而求出，進(jìn)而求出hD。mspst16. 242944125000需時(shí)需時(shí)2125000Tps1124997.6Tps驗(yàn)驗(yàn) 算算n=4293n=4293n=4294n=4294mvth9118. 6106 . 9429310321

29、21128mvth4318. 6106 . 942941032121128今測(cè)得今測(cè)得n=23654,n=23654,求求h:h:mvth062.34106 . 92365410321211287.5.4 連續(xù)波調(diào)頻法連續(xù)波調(diào)頻法調(diào)頻連續(xù)波調(diào)頻連續(xù)波接收到的信號(hào)接收到的信號(hào)頻率與發(fā)出的頻率與發(fā)出的信號(hào)頻率之差信號(hào)頻率之差stssTBkktkffTtT221210：調(diào)制斜率時(shí)當(dāng)stssTBkktkffTtT221210：調(diào)制斜率時(shí)當(dāng)stssTBkktkffTtT221210：調(diào)制斜率時(shí)當(dāng)Rvth21kftdRtfrf時(shí)間差時(shí)間差RtdfdsSdRfBvTTBfvtvh422121液位高度液位高度

30、stssTBkktkffTtT221210：調(diào)制斜率時(shí)當(dāng)7.5.4 連續(xù)波調(diào)頻法連續(xù)波調(diào)頻法ftfrf補(bǔ)充作業(yè)：補(bǔ)充作業(yè)：1、一臺(tái)脈沖式雷達(dá)液位計(jì)，發(fā)射脈沖信號(hào)周期為、一臺(tái)脈沖式雷達(dá)液位計(jì)，發(fā)射脈沖信號(hào)周期為499990ps,采樣脈沖信號(hào)周期為采樣脈沖信號(hào)周期為500000ps,采用等效時(shí)采用等效時(shí)間采樣法進(jìn)行雷達(dá)脈沖回波測(cè)量，等效采樣周期為間采樣法進(jìn)行雷達(dá)脈沖回波測(cè)量，等效采樣周期為多少？液位分辨率是多少？今用計(jì)數(shù)器記得第多少？液位分辨率是多少？今用計(jì)數(shù)器記得第13465個(gè)周期測(cè)得液位的反射波，問雷達(dá)液位計(jì)至液面距個(gè)周期測(cè)得液位的反射波，問雷達(dá)液位計(jì)至液面距離是多少？離是多少？伺服液位計(jì) .伺服液位計(jì).doc1.9中子料位計(jì)基本工作原理中子料位計(jì)基本工作原理 反向散射式中子料位計(jì)，或稱中子氫密度界面反向散射式中子料位計(jì)，或稱中子氫密度界面/料位計(jì)。它通過料位計(jì)。它通過對(duì)焦炭塔特定區(qū)域內(nèi)物料含、密度的連續(xù)測(cè)量，給出塔內(nèi)全部對(duì)焦炭塔特定區(qū)域內(nèi)物料含、密度的連續(xù)測(cè)量，給出塔內(nèi)全部物料狀態(tài)（油氣、泡沫