自動檢測技術及儀表控制系統(tǒng)7物位檢測

第7章物位檢測自動檢測技術及儀表控制系統(tǒng)第二版化學工業(yè)出版社Contents7.1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：指設備和容器中液體介質表面的高低料位：指設備和容器中所存儲的塊狀、顆?；蚍勰罟腆w物料的堆積高度界位：指界面的位置，液-液界面、液-固界面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。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化為靜壓力的檢測：當被測介質密度不變時，測量差壓值和液位零點位置，即可得知液位7.2常用物位檢測儀表（1）靜壓式液位檢測儀表①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的液柱靜壓7.2常用物位檢測儀表（1）靜壓式液位檢測儀表①壓力、差壓式液位計對于密閉容器，可用差壓計測量液位，差壓計的正壓側與容器底部相連，負壓側與容器上部的氣空間相連。7.2常用物位檢測儀表（1）靜壓式液位檢測儀表①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7.2常用物位檢測儀表（1）靜壓式液位檢測儀表①壓力、差壓式液位計由于儀表安裝位置的關系，儀表量程會出現(xiàn)一個附加值，需對讀書進行修正：7.2常用物位檢測儀表（1）靜壓式液位檢測儀表②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①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、圓柱形和球形等，其結構要根據(jù)使用條件和使用要求來設計。7.2常用物位檢測儀表（2）浮力式物位檢測儀表①浮子式液位計浮子重錘液位計原理7.2常用物位檢測儀表（2）浮力式物位檢測儀表①浮子式液位計舌簧管式液位計結構原理圖7.2常用物位檢測儀表（2）浮力式物位檢測儀表①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②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。7.2常用物位檢測儀表（2）浮力式物位檢測儀表②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，即可求出相應的液位高度。7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表①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。7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表①電容式物位計非導電液位測量：同心套筒電極7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表①電容式物位計非導電液位測量：同心電容器7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表①電容式物位計導電液位測量：1——內(nèi)電極2——絕緣套管3——外電極4——導電液體

7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表②超聲式物位計超聲波在介質中傳播時會被吸收而衰減。超聲波在穿過兩種不同介質的分界面時會產(chǎn)生反射和折射?；夭ǚ瓷涫匠暡ㄎ镂挥嫷墓ぷ髟恚褪抢冒l(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距離，進而測得物位。根據(jù)超聲波傳播介質的不同，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。7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表②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/27.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表③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時，其強度隨所通過介質厚度的增加呈指數(shù)規(guī)律衰減，有如下關系：

7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表③核輻射式物位計當射線源與被測介質確定后，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換、指示電路組成。射線源多選用穿透能力較強的γ射線源，通常選用鈷或銫。射線檢測器將射線強度轉換為電信號輸出。電子電路接收檢測器輸出的脈沖信號，進行轉換處理后輸出與被測物位相應的標準信號。

7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表③核輻射式物位計幾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軌隨物位變化而升降，實現(xiàn)自動跟蹤物位

7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表③核輻射式物位計幾種核輻射式物位計的測量方式：

在容器外部的相應位置上安裝射線源與接收器，射線通過容器中的介質時被吸收，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。7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表③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7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表③核輻射式物位計幾種核輻射式物位計的測量方式：

接收多點組合7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表③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

7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表

④物位開關進行定點測量的物位開關是用于檢測物位是否達到預定高度，并發(fā)出相應的開關量信號。針對不同的被測對象，物位開關有多種型式，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。物位開關的特點是簡單、可靠、使用方便，適用范圍廣。7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表

④物位開關進行定點測量的物位開關是用于檢測物位是否達到預定高度，并發(fā)出相應的開關量信號。針對不同的被測對象，物位開關有多種型式，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式光纖液位探測器7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表

④物位開關利用全反射原理可以制成開關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.7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表

④物位開關光纖液位探測器的幾種結構形式：

a.Y形光纖結構，由Y形光纖和全反射椎體以及光源和光電二極管等組成。7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表

④物位開關光纖液位探測器的幾種結構形式

b.U形結構，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。7.2常用物位檢測儀表（3）其他物位測量儀表

④物位開關光纖液位探測器的幾種結構形式

C.右圖所示探頭端部是兩根多模光纖用棱鏡耦合在一起，這種結構的光調制深度最強，而且對光源和光探測器件要求不高。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