自動(dòng)化檢測(cè)儀表第7講

1、第7章 物位檢測(cè)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.1 物位的定義及物體檢測(cè)儀表的分類7.2 常用物位檢測(cè)儀表7.3 影響物位檢測(cè)的因素7.1 物位的定義及物位檢測(cè)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(chǔ)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(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.1 物位的定義及物位檢測(cè)儀表的分類（2）物位檢測(cè)儀表的分類 物位檢測(cè)儀表按測(cè)量方式可以分為連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量?jī)纱箢悺?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)

2、量方式只能檢測(cè)物位是否達(dá)到上限、下限或某個(gè)特定的位置，定點(diǎn)測(cè)量?jī)x表一般稱為物位開關(guān)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)（2）物位檢測(cè)儀表的分類 按工作原理，物位檢測(cè)儀表可分為： 直讀式物位檢測(cè)儀表 靜壓式物位檢測(cè)儀表 浮力式物位檢測(cè)儀表 機(jī)械接觸式物位檢測(cè)儀表 電氣式物位檢測(cè)儀表 其他物位檢測(cè)方法自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.1 物位的定義及物位檢測(cè)儀表的分類7.2 常用物位檢測(cè)儀表（1）靜壓式液位檢測(cè)儀表 將液位的檢測(cè)轉(zhuǎn)化為靜壓力的檢測(cè)： 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)密度不變時(shí)，測(cè)量 差壓值 和液位零點(diǎn)位置 ， 即可得知液位Bp自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)BgHr=p=p-pAp7.2 常用物位檢測(cè)儀表（1）靜壓式液位

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

4、安裝位置的關(guān)系，儀表量程會(huì)出現(xiàn)一個(gè)附加值，需對(duì)讀書進(jìn)行修正：pHgh grr=自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)（1）靜壓式液位檢測(cè)儀表 吹氣式液位計(jì) 將一根吹氣管插入至被測(cè) 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(jì)測(cè)量 吹氣管上端壓力，就可測(cè) 得液位。7.2 常用物位檢測(cè)儀表（2）浮力式物位檢測(cè)儀表 浮子式液位計(jì) 浮子式液位計(jì)是一種恒浮力式液位計(jì)。作為檢測(cè)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(dòng)，其所受浮力的大小保持一定，檢測(cè)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(jì)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（2）浮力式物位檢測(cè)儀表 浮子式液位計(jì) 浮子重錘液位計(jì)原理自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)（2）浮力式物位檢測(cè)儀表 浮子式液位計(jì) 舌簧管式液位計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖7.2 常用物位檢測(cè)儀表自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)（2）浮力式物位檢測(cè)儀表 浮子式液位計(jì) 一種伺服平衡式浮子液位計(jì)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（2）浮力式物位檢測(cè)儀表 浮筒式液位計(jì) 這是一種變浮力式液位計(jì)。作為檢測(cè)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(cè)液位。自動(dòng)檢測(cè)技

6、術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（2）浮力式物位檢測(cè)儀表 浮筒式液位計(jì) 浮筒式液位計(jì)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(cè)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(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 電容式物位計(jì) 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(gè)同軸圓筒電極組成的電容器： 當(dāng)圓筒形電極的一部分被物料 侵沒時(shí)，兩個(gè)電極之間的介電 常數(shù)隨物位的變化而變化。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 電容式物位計(jì) 非導(dǎo)電液位測(cè)量：

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

8、距離，進(jìn)而測(cè)得物位。 根據(jù)超聲波傳播介質(zhì)的不同，超聲式物位計(jì)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(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 超聲式物位計(jì) 超聲液位檢測(cè)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(shí)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(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 核輻射式物位計(jì) 核輻射式物位計(jì)是利用核輻射線在穿透物質(zhì)時(shí)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(shí)，其強(qiáng)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(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 核輻射式物位計(jì) 當(dāng)射線源與被測(cè)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(cè)量射線輻射強(qiáng)度的變化即可測(cè)得物位。 核輻射式物位計(jì)主要由射線源及其防護(hù)容器、射線檢測(cè)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(qiáng)的射線源，通常選用鈷或銫。射線檢測(cè)器將射線強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。電子電路接收檢測(cè)器輸出的脈沖信號(hào)，進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理后輸出與被測(cè)物位相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 核輻射式物位計(jì) 幾

10、種核輻射式物位計(jì)的測(cè)量方式： 自動(dòng)跟蹤方式，通過電機(jī)帶動(dòng)射線源和接收器沿導(dǎo)軌隨物位變化而升降，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤物位 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 核輻射式物位計(jì) 幾種核輻射式物位計(jì)的測(cè)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(shí)被吸收，當(dāng)物位變化時(shí)其衰減程度將發(fā)生變化，測(cè)得輻射強(qiáng)度可知物位。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 核輻射式物位計(jì) 幾種核輻射式物位計(jì)的測(cè)量方式： 射線源多點(diǎn)組合方式自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 核輻射式物位計(jì) 幾種核輻

11、射式物位計(jì)的測(cè)量方式： 接收多點(diǎn)組合自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 核輻射式物位計(jì) 幾種核輻射式物位計(jì)的測(cè)量方式： 多點(diǎn)射源多點(diǎn)接收方式 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 物位開關(guān) 進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量的物位開關(guān)是用于檢測(cè)物位是否達(dá)到預(yù)定高度，并發(fā)出相應(yīng)的開關(guān)量信號(hào)。針對(duì)不同的被測(cè)對(duì)象，物位開關(guān)有多種型式，可以測(cè)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(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠、使用方便，適用范圍廣。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 物位開關(guān) 進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)量的

12、物位開關(guān)是用于檢測(cè)物位是否達(dá)到預(yù)定高度，并發(fā)出相應(yīng)的開關(guān)量信號(hào)。 針對(duì)不同的被測(cè)對(duì)象，物位開關(guān)有多種型式，可以測(cè)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(diǎn)是簡(jiǎn)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(cè)器自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x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(cè)器探測(cè)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(dāng)探頭未接觸液面時(shí)，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(qiáng)變?nèi)?。因此，?dāng)返回光強(qiáng)發(fā)生突變時(shí)，表明測(cè)頭已接觸液面，從而給出液位信號(hào).自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 物位開關(guān) 光纖液位探測(cè)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(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 物位開關(guān) 光纖液位探測(cè)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(dāng)探頭浸入液體時(shí)，液 體起到包層的作用，于包層折射率 的變化使接收光強(qiáng)改變，其強(qiáng)度變 化與液體的折射率和測(cè)頭彎曲形狀 有關(guān)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.2 常用物位檢測(cè)儀表（3）其他物位測(cè)量?jī)x表 物位開關(guān) 光纖液位探測(cè)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(qiáng)，而且對(duì)光源和 光探測(cè)器件要求不高。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)7.3 影響物位測(cè)量的因素（1）液位測(cè)量的特點(diǎn) 穩(wěn)定的液面是一個(gè)規(guī)則的表面，但是當(dāng)物料有流進(jìn)流出時(shí)，會(huì)有波浪使液面波動(dòng)。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(huì)有各處