《過程控制與自動(dòng)化儀表》 教案 12.物位檢測(cè)儀表

《過程控制與自動(dòng)化儀表》課程教案NO.12授課班級(jí)周次日期任課教師復(fù)習(xí)提問系統(tǒng)校正的方式學(xué)習(xí)模塊模塊四過程參數(shù)檢測(cè)與變送學(xué)習(xí)任務(wù)任務(wù)5物位檢測(cè)儀表授課內(nèi)容物位檢測(cè)儀表課時(shí)2教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.了解物位測(cè)量的基本物理量；2.掌握物位測(cè)量?jī)x表測(cè)量原理及各類壓力計(jì)特點(diǎn)；能力目標(biāo)：1.培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；2.培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。素質(zhì)目標(biāo)：1.培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和勇于進(jìn)取的精神。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：物位測(cè)量?jī)x表測(cè)量原理及各類物位計(jì)特點(diǎn)。難點(diǎn)：物位測(cè)量?jī)x表測(cè)量原理及各類物位計(jì)特點(diǎn)。授課過程步驟內(nèi)容方法、資源運(yùn)用1物位概述啟發(fā)式、多媒體課件2差壓式液位計(jì)啟發(fā)式、多媒體課件3其他物位檢測(cè)儀表啟發(fā)式、多媒體課件45授課方式講授的教學(xué)方式教學(xué)地點(diǎn)多媒體教室教學(xué)資源設(shè)備、工具等：投影系統(tǒng)、PPT電子課件

教學(xué)時(shí)間教學(xué)內(nèi)容注釋5分鐘回顧上節(jié)課內(nèi)容，進(jìn)行復(fù)習(xí)提問。80分鐘相關(guān)知識(shí)1概述物位檢測(cè)在現(xiàn)代化生產(chǎn)中的地位日趨重要。通過物位的測(cè)量，可以正確獲知容器內(nèi)所儲(chǔ)物質(zhì)的數(shù)量；監(jiān)視或控制容器中介質(zhì)的物位，使其保持在工藝要求的高度，或?qū)λ纳?、下限位置進(jìn)行報(bào)警，以及根據(jù)物位來(lái)連續(xù)監(jiān)視或控制容器中流入與流出物料的平衡。由于被測(cè)對(duì)象種類繁多，檢測(cè)的條件和環(huán)境也有很大差別，所以物位檢測(cè)的方法有多種多樣，以滿足不同生產(chǎn)過程的測(cè)量要求。按測(cè)量方式物位檢測(cè)儀表可分為連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量?jī)纱箢?。連續(xù)測(cè)量方式能持續(xù)測(cè)量物位的變化。定點(diǎn)測(cè)量方式則只檢測(cè)物位是否達(dá)到上限、下限或某個(gè)特定位置，定點(diǎn)測(cè)量?jī)x表一般稱為物位開關(guān)。物位檢測(cè)儀表類型如表4-11所示。物位檢測(cè)儀表如圖4-62所示。表4-11物位檢測(cè)儀表分類及性能比較a）玻璃板液位計(jì)b）核輻射式物位計(jì)c）光學(xué)液位計(jì)圖4-62部分物位檢測(cè)儀表下面具體介紹應(yīng)用廣泛的差壓式液位計(jì)以及其他幾種物位檢測(cè)儀表。2差壓式液位計(jì)這里以法蘭式差壓變送器為例介紹差壓式液位計(jì)的使用。法蘭式差壓變送器如圖4-63所示。圖4-63法蘭式差壓變送器（a）單法蘭（b）雙法蘭圖4-64法蘭式壓差液位計(jì)如圖4-65b所示，若差壓變送器的測(cè)量范圍為0～5000Pa，當(dāng)壓差由0變化到5000Pa時(shí)，變送器的輸出將由4mA變化到20mA，此時(shí)是無(wú)遷移的情況，如圖4-65b圖a曲線所示。假設(shè)偏移量h高度對(duì)應(yīng)壓力為2000Pa時(shí)變送器的輸出為4mA，而壓力為7000Pa時(shí)，輸出為20mA。這種情況就是正遷移，如圖4-65b圖c曲線所示。若壓力為-2000Pa時(shí)變送器的輸出為4mA，則為負(fù)遷移，如圖4-65b圖b曲線所示。a）正遷移示意圖b）正負(fù)遷移曲線圖圖4-65差壓變送器的零點(diǎn)遷移4.5.3其他物位檢測(cè)儀表1．電容式物位傳感器通過測(cè)量電容量的變化可以用來(lái)檢測(cè)液位、料位和兩種不同液體的分界面。電容器的組成如圖4-66所示。圖4-66電容器的組成1—內(nèi)電極；2—外電極電容量的變化與液位高度H成正比。該法是利用被測(cè)介質(zhì)的介電系數(shù)與空氣介電系數(shù)0不等的原理進(jìn)行工作，（-0）值越大，儀表越靈敏。電容器兩極間的距離越小，儀表越靈敏。1）液位檢測(cè)電容式液位傳感器如圖4-67所示，是根據(jù)電容極板間物質(zhì)介電常數(shù)的不同（如，水的介電常數(shù)為79，而干燥空氣則為1）所引起的電容變化并測(cè)試電容，進(jìn)而求得被測(cè)物理量（如液位）。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多大型的圓型貯料容器，器壁有金屬的，也有非金屬的；貯料有液體的，也有粒狀（或粉狀）固體的；電物理性方面有導(dǎo)電的，也有電絕緣的。在貯罐器壁為金屬材質(zhì)時(shí)具有最簡(jiǎn)單的電容極板構(gòu)造形式，對(duì)非導(dǎo)電介質(zhì)液位測(cè)量的電容式液位傳感器原理如圖4-68所示。圖4-67電容式液位傳感器圖4-68非導(dǎo)電介質(zhì)的液位測(cè)量1—內(nèi)電極；2—外電極；3—絕緣套；4—流通小孔圖4-69測(cè)量料位的示意圖1—金屬電極棒；2—容器壁2）料位檢測(cè)用電容法可以測(cè)量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。由于固體間磨損較大，容易“滯留”，可用電極棒及容器壁組成電容器的兩極來(lái)測(cè)量非導(dǎo)電固體料位。用金屬電極棒插入容器來(lái)測(cè)量料位的示意圖如圖4-69所示。2．超聲波物位傳感器超聲波物位傳感器如圖4-70，超聲波在氣體、液體和固體介質(zhì)中以一定速度傳播時(shí)因被吸收而衰減，但衰減程度不同，在氣體中衰減最大，在固體中衰減最??；當(dāng)超聲波穿越兩種不同介質(zhì)構(gòu)成的分界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射和折射，且當(dāng)這兩種介質(zhì)的聲阻抗差別較大時(shí)幾乎為全反射。利用這些特性可以測(cè)量物位，如回波反射式超聲波物位計(jì)通過測(cè)量從發(fā)射超聲波至接收到被物位界面反射的回波的時(shí)間間隔來(lái)確定物位的高低。圖4-71是超聲波測(cè)量物位的原理圖。圖4-70超聲波物位傳感器圖4-71超聲波測(cè)量物位的原理圖超聲波物位計(jì)采用的是非接觸測(cè)量，因此適用于液體、顆粒狀、粉狀物以及黏稠、有毒介質(zhì)的物位測(cè)量，能夠?qū)崿F(xiàn)防爆，但有些介質(zhì)對(duì)超聲波吸收能力很強(qiáng)，無(wú)法采用超聲波檢測(cè)方法。（大屏幕投影）講解物位的有關(guān)概念（大屏幕投影）簡(jiǎn)單解說測(cè)流量?jī)x表的分類及性能，必要時(shí)可用圖片或?qū)嵨镎故?，讓學(xué)生加深印象。（大屏幕投影）解說差壓式液位計(jì)工作原理，必要時(shí)可用圖片或?qū)嵨镎故?，讓學(xué)生加深印象。（大屏幕投影