傳感器與儀表課件魏紅昀的第六章物位測(cè)量

1、2022-4-191第六章第六章 物位的測(cè)量物位的測(cè)量 本章學(xué)習(xí)液位、料位、相界本章學(xué)習(xí)液位、料位、相界面的檢測(cè)的測(cè)量方法。面的檢測(cè)的測(cè)量方法。2022-4-192第一節(jié)第一節(jié) 概述概述液位檢測(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，由于測(cè)量狀況及條件復(fù)雜多樣，測(cè)兩種方法，由于測(cè)量狀況及條件復(fù)雜多樣，因而往往采用間接測(cè)量，即將液位信號(hào)轉(zhuǎn)化為因而往往采用間接測(cè)量，即將液位信號(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、其它相關(guān)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，如壓力法、浮力法、電磁法、熱學(xué)法等。電磁法、熱學(xué)法等。 2022-4-193直接測(cè)量法直接測(cè)量

2、法 直接測(cè)量是一種最為簡(jiǎn)單、直觀的測(cè)量方法，它直接測(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(guò)標(biāo)尺讀出液位高度。下圖所示的是玻璃觀察管中，通過(guò)標(biāo)尺讀出液位高度。下圖所示的是玻璃管液位計(jì)。管液位計(jì)。 圖圖6 61 1 玻璃管液位計(jì)玻璃管液位計(jì)2022-4-194第二節(jié)第二節(jié) 壓力法測(cè)量液位壓力法測(cè)量液位 壓力法依據(jù)液體重量所產(chǎn)生的壓力進(jìn)行測(cè)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(guò)測(cè)容器中液體的壓力即

3、高度成正比，因此通過(guò)測(cè)容器中液體的壓力即可測(cè)算出液位高度?？蓽y(cè)算出液位高度。 對(duì)常壓開(kāi)口容器，液位高度對(duì)常壓開(kāi)口容器，液位高度H H與液體靜壓與液體靜壓力力P P之間有如下關(guān)系：之間有如下關(guān)系： 式中，式中， 被測(cè)液體的密度被測(cè)液體的密度( )( )。gPH3/mkg2022-4-195 下面圖下面圖6-2為用于測(cè)量開(kāi)口容器液位高度的三種壓為用于測(cè)量開(kāi)口容器液位高度的三種壓力式液位計(jì)。力式液位計(jì)。(a) 壓力表式液位計(jì)壓力表式液位計(jì) (b)法蘭式液位變送器法蘭式液位變送器 (c)吹氣式液位計(jì)吹氣式液位計(jì) 圖圖6-2 6-2 壓力式液位計(jì)壓力式液位計(jì)2022-4-196 對(duì)于密閉容器中的液位測(cè)量

4、，除可應(yīng)用上述三種液對(duì)于密閉容器中的液位測(cè)量，除可應(yīng)用上述三種液位計(jì)外，還可用差壓法進(jìn)行測(cè)量，它可在測(cè)量過(guò)程中需位計(jì)外，還可用差壓法進(jìn)行測(cè)量，它可在測(cè)量過(guò)程中需消除液面上部氣壓及氣壓波動(dòng)對(duì)示值的影響，下圖消除液面上部氣壓及氣壓波動(dòng)對(duì)示值的影響，下圖6-36-3示出差壓式液位計(jì)測(cè)量原理。示出差壓式液位計(jì)測(cè)量原理。 2022-4-197 一般在低壓管中充滿隔離液體。若隔離液體一般在低壓管中充滿隔離液體。若隔離液體密度為密度為 ，被測(cè)液體密度為，被測(cè)液體密度為 ，一般都，一般都使使 ，由圖，由圖6-36-3得壓力平衡方程：得壓力平衡方程：則則 P1P1、P2P2引入變送器正壓室和負(fù)壓室的壓力引入變送

5、器正壓室和負(fù)壓室的壓力(Pa)(Pa)；HH液位高度液位高度(m)(m)；h1h1、h2h2容器底面和工作液面距變送器高度容器底面和工作液面距變送器高度(m)(m)。 這里這里ZoZo 稱為稱為零點(diǎn)遷移量，它與差壓計(jì)安裝情況有關(guān)。一般的差零點(diǎn)遷移量，它與差壓計(jì)安裝情況有關(guān)。一般的差壓計(jì)都有零點(diǎn)遷移量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)可使壓計(jì)都有零點(diǎn)遷移量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)可使ZoZo0 0，這時(shí)差壓計(jì)的讀數(shù)直接反映液面高度，這時(shí)差壓計(jì)的讀數(shù)直接反映液面高度H H。21PhHgP111PghP222012211121ZgHghghgHPPP211122ghgh2022-4-198液位傳感器液位傳感器n液位傳感器

6、多采用靜壓液位傳感器多采用靜壓法，利用隨液位上升產(chǎn)法，利用隨液位上升產(chǎn)生線性變化的壓力信號(hào)，生線性變化的壓力信號(hào)，以壓力元件測(cè)量液位信以壓力元件測(cè)量液位信號(hào)，再由應(yīng)變計(jì)等轉(zhuǎn)換號(hào)，再由應(yīng)變計(jì)等轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)。為電子信號(hào)。 液位傳感器液位傳感器Cgh2022-4-199第三節(jié)第三節(jié) 浮力法測(cè)量液位浮力法測(cè)量液位 浮力法測(cè)液位是依據(jù)力平衡原理，通常借助浮子浮力法測(cè)液位是依據(jù)力平衡原理，通常借助浮子一類的懸浮物，浮子做成空心剛體，使它在平衡時(shí)能一類的懸浮物，浮子做成空心剛體，使它在平衡時(shí)能夠浮于液面。當(dāng)液位高度發(fā)生變化時(shí)，浮子就會(huì)跟隨夠浮于液面。當(dāng)液位高度發(fā)生變化時(shí)，浮子就會(huì)跟隨液面上下移動(dòng)。因此測(cè)出

7、浮子的位移就可知液位變化液面上下移動(dòng)。因此測(cè)出浮子的位移就可知液位變化量。浮子式液位計(jì)按浮子形狀不同，可分為浮子式、量。浮子式液位計(jì)按浮子形狀不同，可分為浮子式、浮筒式等等；按機(jī)構(gòu)不同可分為鋼帶式、杠桿式等。浮筒式等等；按機(jī)構(gòu)不同可分為鋼帶式、杠桿式等。 2022-4-1910一、一、 鋼帶浮子式液位計(jì)鋼帶浮子式液位計(jì) 右圖右圖6-4為直讀式鋼帶浮子式液位計(jì)，這是一種最為直讀式鋼帶浮子式液位計(jì)，這是一種最簡(jiǎn)單的液位計(jì)，一般只能就地顯示。簡(jiǎn)單的液位計(jì)，一般只能就地顯示。增大浮子直徑可提高靈敏度和精度增大浮子直徑可提高靈敏度和精度鋼帶應(yīng)輕，膨脹系數(shù)應(yīng)小。鋼帶應(yīng)輕，膨脹系數(shù)應(yīng)小。2022-4-191

8、1一、一、 鋼帶浮子式液位計(jì)鋼帶浮子式液位計(jì)2022-4-1912二、浮球式液位計(jì)二、浮球式液位計(jì)只用于小量程或液位開(kāi)關(guān)信號(hào)。只用于小量程或液位開(kāi)關(guān)信號(hào)。2022-4-1913三、三、 浮筒式液位計(jì)浮筒式液位計(jì) 圖圖 6-7 浮筒式液位計(jì)浮筒式液位計(jì)2022-4-1914四、四、 磁性浮子式液位計(jì)磁性浮子式液位計(jì) 2022-4-1915第四節(jié)第四節(jié) 電磁法測(cè)量液位電磁法測(cè)量液位 電磁法按工作原理不同又可分為電阻式、電電磁法按工作原理不同又可分為電阻式、電感式和電容式。用電磁法測(cè)量無(wú)摩擦件和可動(dòng)部感式和電容式。用電磁法測(cè)量無(wú)摩擦件和可動(dòng)部件，信號(hào)轉(zhuǎn)換、傳送方便，便于遠(yuǎn)傳，工作可靠，件，信號(hào)轉(zhuǎn)換、

9、傳送方便，便于遠(yuǎn)傳，工作可靠，且輸出可轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)，與電動(dòng)單元組合且輸出可轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)，與電動(dòng)單元組合儀表配合使用，可方便地實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)檢測(cè)和儀表配合使用，可方便地實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制。自動(dòng)控制。 2022-4-1916一、一、 電阻式液位計(jì)電阻式液位計(jì) 電阻式液位計(jì)既可進(jìn)行定點(diǎn)液位控制，也電阻式液位計(jì)既可進(jìn)行定點(diǎn)液位控制，也可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。所謂定點(diǎn)控制是指液位上升可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。所謂定點(diǎn)控制是指液位上升或下降到一定位置時(shí)引起電路的接通或斷開(kāi)，或下降到一定位置時(shí)引起電路的接通或斷開(kāi)，引發(fā)報(bào)警器報(bào)警。電阻式液位計(jì)的原理是基于引發(fā)報(bào)警器報(bào)警。電阻式液位計(jì)的原理是基于液位變化引

10、起電極間電阻變化，由電阻變化反液位變化引起電極間電阻變化，由電阻變化反映液位情況映液位情況 2022-4-1917 右圖右圖6-9為用于為用于連續(xù)測(cè)量的電阻式液連續(xù)測(cè)量的電阻式液位計(jì)原理圖。圖中：位計(jì)原理圖。圖中： 1-電阻棒；電阻棒； 2-絕緣套；絕緣套； 3-測(cè)量電橋測(cè)量電橋 一、一、 電阻式液位計(jì)電阻式液位計(jì)2022-4-1918 該液位計(jì)的兩根電極是由兩根材料、截面積相同該液位計(jì)的兩根電極是由兩根材料、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。整個(gè)傳感器電阻為容器絕緣。整個(gè)傳感器電阻為 式中式中 H、h電阻棒全長(zhǎng)及液

11、位高度電阻棒全長(zhǎng)及液位高度(m)； 電阻棒的電阻率電阻棒的電阻率( )； A電阻棒截面積電阻棒截面積(m2)。 該傳感器的材料、結(jié)構(gòu)與尺寸確定后，該傳感器的材料、結(jié)構(gòu)與尺寸確定后，K1、K2均為常數(shù)，電阻大小與液位高度成正比。電阻的測(cè)量均為常數(shù)，電阻大小與液位高度成正比。電阻的測(cè)量可用圖中的電橋電路完成。可用圖中的電橋電路完成。 mhKKhAHAhHAR212222022-4-1919二、電感式液位計(jì)二、電感式液位計(jì) 電感式液位計(jì)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象，液位變電感式液位計(jì)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象，液位變化引起線圈電感變化，感應(yīng)電流也發(fā)生變化?；鹁€圈電感變化，感應(yīng)電流也發(fā)生變化。電感式液位計(jì)既可進(jìn)行連續(xù)測(cè)

12、量，也可進(jìn)行液電感式液位計(jì)既可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，也可進(jìn)行液位定點(diǎn)控制。位定點(diǎn)控制。 2022-4-1920 圖圖6-106-10為電感式液位控制器為電感式液位控制器的原理圖。傳感器由不導(dǎo)磁管子、的原理圖。傳感器由不導(dǎo)磁管子、導(dǎo)磁性浮子及線圈組成。管子與導(dǎo)磁性浮子及線圈組成。管子與被測(cè)容器相連通，管子內(nèi)的導(dǎo)磁被測(cè)容器相連通，管子內(nèi)的導(dǎo)磁性浮子浮在液面上，當(dāng)液面高度性浮子浮在液面上，當(dāng)液面高度變化時(shí)，浮子隨著移動(dòng)。線圈固變化時(shí)，浮子隨著移動(dòng)。線圈固定在液位上下限控制點(diǎn)，當(dāng)浮子定在液位上下限控制點(diǎn)，當(dāng)浮子隨液面移動(dòng)到控制位置時(shí)，引起隨液面移動(dòng)到控制位置時(shí)，引起線圈感應(yīng)電勢(shì)變化，以此信號(hào)控線圈感應(yīng)電勢(shì)變化

13、，以此信號(hào)控制繼電器動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)上、下液制繼電器動(dòng)作，可實(shí)現(xiàn)上、下液位的報(bào)警與控制。位的報(bào)警與控制。1 1、3-3-上下限線圈；上下限線圈； 2-2-浮子浮子二、電感式液位計(jì)二、電感式液位計(jì)2022-4-1921三、三、 電容式液位計(jì)電容式液位計(jì) 電容式液位計(jì)利用液位高低變化影響電電容式液位計(jì)利用液位高低變化影響電容器電容量大小的原理進(jìn)行測(cè)量。電容式液位容器電容量大小的原理進(jìn)行測(cè)量。電容式液位計(jì)的結(jié)構(gòu)形式很多，有平極板式、同心圓柱式計(jì)的結(jié)構(gòu)形式很多，有平極板式、同心圓柱式等等。它的適用范圍非常廣泛，對(duì)介質(zhì)本身性等等。它的適用范圍非常廣泛，對(duì)介質(zhì)本身性質(zhì)的要求不象其它方法那樣嚴(yán)格，對(duì)導(dǎo)電介質(zhì)質(zhì)的

14、要求不象其它方法那樣嚴(yán)格，對(duì)導(dǎo)電介質(zhì)和非導(dǎo)電介質(zhì)都能測(cè)量，此外還能測(cè)量有傾斜和非導(dǎo)電介質(zhì)都能測(cè)量，此外還能測(cè)量有傾斜晃動(dòng)及高速運(yùn)動(dòng)的容器的液位。不僅可作液位晃動(dòng)及高速運(yùn)動(dòng)的容器的液位。不僅可作液位控制器，還能用于連續(xù)測(cè)量。電容式液位計(jì)的控制器，還能用于連續(xù)測(cè)量。電容式液位計(jì)的這些特點(diǎn)決定了它在液位測(cè)量中的重要地位。這些特點(diǎn)決定了它在液位測(cè)量中的重要地位。 2022-4-19221.檢測(cè)原理檢測(cè)原理 在液位的連續(xù)測(cè)量中，多用在液位的連續(xù)測(cè)量中，多用同心圓柱式電容器，如右圖同心圓柱式電容器，如右圖7-8所所示。同心圓柱式電容器的電容量：示。同心圓柱式電容器的電容量：式中：式中： D、d外電極內(nèi)徑和

15、內(nèi)電極外徑外電極內(nèi)徑和內(nèi)電極外徑(m)； 極板間介質(zhì)介電常數(shù)極板間介質(zhì)介電常數(shù)(F/m)；L極板相互重疊的長(zhǎng)度極板相互重疊的長(zhǎng)度(m)。 液位變化引起等效介電常數(shù)液位變化引起等效介電常數(shù)變化，從而使電容器的電容量變變化，從而使電容器的電容量變化，這就是電容式液位計(jì)的檢測(cè)化，這就是電容式液位計(jì)的檢測(cè)原理。原理。圖中：圖中：1-內(nèi)電極；內(nèi)電極；2-外電極外電極 。dDLCln22022-4-19232.2.安裝形式安裝形式在具體測(cè)量時(shí)。電容在具體測(cè)量時(shí)。電容式液位計(jì)的安裝形式因被式液位計(jì)的安裝形式因被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)不同而稍有差測(cè)介質(zhì)性質(zhì)不同而稍有差別。別。右圖右圖6-126-12為用來(lái)測(cè)量為用來(lái)測(cè)量導(dǎo)

16、電介質(zhì)的單電極電容液導(dǎo)電介質(zhì)的單電極電容液位計(jì)，它只用一根電極作位計(jì)，它只用一根電極作為電容器的內(nèi)電極，一般為電容器的內(nèi)電極，一般用紫銅或不銹鋼，外套聚用紫銅或不銹鋼，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作為絕緣層，而導(dǎo)電液體作為絕緣層，而導(dǎo)電液體和容器壁構(gòu)成電容器的外和容器壁構(gòu)成電容器的外電極。電極。 1-1-內(nèi)電極；內(nèi)電極；2-2-絕緣套絕緣套三、三、 電容式液位計(jì)電容式液位計(jì) 2022-4-1924 右圖為用于測(cè)量右圖為用于測(cè)量非導(dǎo)電介質(zhì)的同軸雙非導(dǎo)電介質(zhì)的同軸雙層電極電容式液位計(jì)。層電極電容式液位計(jì)。內(nèi)電極和與之絕緣的內(nèi)電極和與之絕緣的同軸金屬套組成電容同軸金屬套組成電容

17、的兩極，外電極上開(kāi)的兩極，外電極上開(kāi)有很多流通孔使液體有很多流通孔使液體流入極板間。流入極板間。 三、三、 電容式液位計(jì)電容式液位計(jì) 1 1、2-2-內(nèi)、外電極；內(nèi)、外電極；3-3-絕緣套；絕緣套；4-4-流通孔。流通孔。2022-4-1925 以上介紹的兩種是最一般的安裝方法，在有些特以上介紹的兩種是最一般的安裝方法，在有些特殊場(chǎng)合還有其它特殊安裝形式，如大直徑容器或介電殊場(chǎng)合還有其它特殊安裝形式，如大直徑容器或介電系數(shù)較小的介質(zhì)，為增大測(cè)量靈敏度，通常也只用一系數(shù)較小的介質(zhì)，為增大測(cè)量靈敏度，通常也只用一根電極，將其靠近容器壁安裝，使它與容器壁構(gòu)成電根電極，將其靠近容器壁安裝，使它與容器壁

18、構(gòu)成電容器的兩極；在測(cè)大型容器或非導(dǎo)電容器內(nèi)裝非導(dǎo)電容器的兩極；在測(cè)大型容器或非導(dǎo)電容器內(nèi)裝非導(dǎo)電介質(zhì)時(shí)，可用兩根不同軸的圓筒電極平行安裝構(gòu)成電介質(zhì)時(shí)，可用兩根不同軸的圓筒電極平行安裝構(gòu)成電容；在測(cè)極低溫度下的液態(tài)氣體時(shí)，由于容；在測(cè)極低溫度下的液態(tài)氣體時(shí)，由于 接接近近 ，一個(gè)電容靈敏度太低?？扇⊥S多層電極結(jié)，一個(gè)電容靈敏度太低?？扇⊥S多層電極結(jié)構(gòu)，把奇數(shù)層和偶數(shù)層的圓筒分別連接在一起成為兩構(gòu)，把奇數(shù)層和偶數(shù)層的圓筒分別連接在一起成為兩組電極，變成相當(dāng)于多個(gè)電容并聯(lián)，以增加靈敏度。組電極，變成相當(dāng)于多個(gè)電容并聯(lián)，以增加靈敏度。 02022-4-19263.3.電容式傳感器的測(cè)量電路電容式

19、傳感器的測(cè)量電路 （1）高頻交流電橋法）高頻交流電橋法（2）充放電法（）充放電法（P114、P88）（3）運(yùn)算放大電路法）運(yùn)算放大電路法（4）調(diào)頻電路法）調(diào)頻電路法2022-4-1927高頻交流電橋法高頻交流電橋法3.3.電容式傳感器的測(cè)量電路電容式傳感器的測(cè)量電路 2022-4-1928充放電法充放電法3.3.電容式傳感器的測(cè)量電路電容式傳感器的測(cè)量電路 2022-4-1929充放電法充放電法3.3.電容式傳感器的測(cè)量電路電容式傳感器的測(cè)量電路 2022-4-1930充放電法充放電法3.3.電容式傳感器的測(cè)量電路電容式傳感器的測(cè)量電路 2022-4-1931充放電法充放電法3.3.電容式傳感

20、器的測(cè)量電路電容式傳感器的測(cè)量電路 2022-4-1932電容式傳感器的測(cè)量電路電容式傳感器的測(cè)量電路 （調(diào)頻電路（調(diào)頻電路 ） 調(diào)頻電路將電容式傳感器作為調(diào)頻電路將電容式傳感器作為 LC 振蕩器諧振振蕩器諧振回路的一部分，當(dāng)電容傳感器工作時(shí)，電容回路的一部分，當(dāng)電容傳感器工作時(shí)，電容Cx 發(fā)發(fā)生變化，就使振蕩器的頻率生變化，就使振蕩器的頻率 f 產(chǎn)生相應(yīng)的變化。產(chǎn)生相應(yīng)的變化。 01 5-22fL C2022-4-1933調(diào)頻（調(diào)頻（FM）電路）電路 2022-4-1934一、電容式液位計(jì)一、電容式液位計(jì) 棒狀電極（金屬管）外棒狀電極（金屬管）外面包裹聚四氟乙烯套管，測(cè)面包裹聚四氟乙烯套管，

21、測(cè)量導(dǎo)電液體。量導(dǎo)電液體。 聚四氟乙烯外套聚四氟乙烯外套電容式傳感器的應(yīng)用電容式傳感器的應(yīng)用 2022-4-1935電容式液位限位傳感器電容式液位限位傳感器 液位限位傳感器與液液位限位傳感器與液位變送器的區(qū)別在于：它位變送器的區(qū)別在于：它不給出模擬量，而是給出不給出模擬量，而是給出開(kāi)關(guān)量。當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定開(kāi)關(guān)量。當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，它輸出低電平。但值時(shí)，它輸出低電平。但也可以選擇輸出為高電平也可以選擇輸出為高電平的型號(hào)。的型號(hào)。2022-4-1936液位限位傳感器液位限位傳感器的設(shè)定的設(shè)定 智能化液位傳感器的設(shè)智能化液位傳感器的設(shè)定方法十分簡(jiǎn)單：定方法十分簡(jiǎn)單： 用手指壓住設(shè)定按鈕，用手指壓住設(shè)

22、定按鈕，當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，放開(kāi)當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，放開(kāi)按鈕，智能儀器就記住該設(shè)按鈕，智能儀器就記住該設(shè)定。正常使用時(shí)，當(dāng)水位高定。正常使用時(shí)，當(dāng)水位高于該點(diǎn)后，即可發(fā)出報(bào)警信于該點(diǎn)后，即可發(fā)出報(bào)警信號(hào)和控制信號(hào)。號(hào)和控制信號(hào)。設(shè)定按鈕設(shè)定按鈕2022-4-1937智能化液位限位傳感器的設(shè)定按鈕智能化液位限位傳感器的設(shè)定按鈕超限燈超限燈正常工作正常工作指示燈指示燈設(shè)定按鈕設(shè)定按鈕電源電源 指示燈指示燈2022-4-1938二、電容式油量表二、電容式油量表 機(jī)械式油量表：機(jī)械式油量表： 在油箱內(nèi)，裝在油箱內(nèi)，裝有類似衛(wèi)生間水箱有類似衛(wèi)生間水箱里的浮球，通過(guò)杠里的浮球，通過(guò)杠桿帶動(dòng)電阻絲式圓桿帶動(dòng)

23、電阻絲式圓盤(pán)電位器，由電流盤(pán)電位器，由電流表指示出油量。表指示出油量。2022-4-1939電容式油量表電容式油量表 當(dāng)油箱中注滿油時(shí)，液位上升，指針停留在轉(zhuǎn)角為當(dāng)油箱中注滿油時(shí)，液位上升，指針停留在轉(zhuǎn)角為m處。處。當(dāng)油箱中的油位降低時(shí)，電容傳感器的電容量當(dāng)油箱中的油位降低時(shí)，電容傳感器的電容量Cx減小，電橋減小，電橋失去平衡，伺服電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，指針逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)（示值減小），失去平衡，伺服電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，指針逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)（示值減?。?，同時(shí)帶動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)RP的滑動(dòng)臂移動(dòng)。當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)臂移動(dòng)。當(dāng)RP阻值達(dá)到一定值時(shí)，電橋又阻值達(dá)到一定值時(shí)，電橋又達(dá)到新的平衡狀態(tài)，伺服電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，指針停留在新的位置達(dá)到新的平衡狀態(tài)

24、，伺服電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，指針停留在新的位置（ x 處）。處）。 該油量該油量表屬于開(kāi)環(huán)表屬于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)還是閉系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)？環(huán)系統(tǒng)？2022-4-1940 上頁(yè)所示的油量表在傾斜狀態(tài)時(shí)可上頁(yè)所示的油量表在傾斜狀態(tài)時(shí)可以使用嗎？為什么？以使用嗎？為什么？ 該油量該油量表可用于表可用于飛機(jī)油箱飛機(jī)油箱2022-4-1941三、電容式接近開(kāi)關(guān)三、電容式接近開(kāi)關(guān) 被檢測(cè)物體可以是導(dǎo)電體、介質(zhì)損耗被檢測(cè)物體可以是導(dǎo)電體、介質(zhì)損耗較大的絕緣體、含水的物體（例如飼料、人較大的絕緣體、含水的物體（例如飼料、人體等）體等） ；可以是接地的，也可以是不接地；可以是接地的，也可以是不接地的。的。 調(diào)節(jié)接近開(kāi)關(guān)尾部的靈敏度

25、調(diào)節(jié)電位調(diào)節(jié)接近開(kāi)關(guān)尾部的靈敏度調(diào)節(jié)電位器，可以根據(jù)被測(cè)物不同來(lái)改變動(dòng)作距離。器，可以根據(jù)被測(cè)物不同來(lái)改變動(dòng)作距離。 2022-4-1942電容式接近開(kāi)關(guān)外形電容式接近開(kāi)關(guān)外形齊平式齊平式非齊平式非齊平式2022-4-1943非齊平式接近開(kāi)關(guān)的安裝非齊平式接近開(kāi)關(guān)的安裝 非齊平式安裝時(shí)，傳感器高于安非齊平式安裝時(shí)，傳感器高于安裝支架，易損壞。裝支架，易損壞。2022-4-1944全密封防水式全密封防水式遠(yuǎn)距離式（大量程）遠(yuǎn)距離式（大量程）2022-4-1945電容接近開(kāi)關(guān)的規(guī)格電容接近開(kāi)關(guān)的規(guī)格2022-4-1946電容式接近開(kāi)關(guān)在液位測(cè)量控制中的使用電容式接近開(kāi)關(guān)在液位測(cè)量控制中的使用202

26、2-4-1947 電容式接近開(kāi)關(guān)在電容式接近開(kāi)關(guān)在 液位物位測(cè)量控制中的使用液位物位測(cè)量控制中的使用2022-4-1948 電容式接近開(kāi)關(guān)在物位測(cè)量控制電容式接近開(kāi)關(guān)在物位測(cè)量控制中的使用演示中的使用演示2022-4-1949不同材料的非金屬檢測(cè)物對(duì)電容式接不同材料的非金屬檢測(cè)物對(duì)電容式接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的影響近開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的影響2022-4-1950聲波的分類聲波的分類(1)(1)次聲波次聲波 次聲波是頻率低于次聲波是頻率低于20赫茲的聲波，人耳聽(tīng)不到，赫茲的聲波，人耳聽(tīng)不到，但可與人體器官發(fā)生共振，但可與人體器官發(fā)生共振，78Hz的次聲波會(huì)引起的次聲波會(huì)引起人的恐怖感，動(dòng)作不協(xié)調(diào)，甚至導(dǎo)致心

27、臟停止跳動(dòng)。人的恐怖感，動(dòng)作不協(xié)調(diào)，甚至導(dǎo)致心臟停止跳動(dòng)。1.1.超聲波法超聲波法 測(cè)量液位測(cè)量液位第五節(jié)第五節(jié) 其他液位測(cè)量方式其他液位測(cè)量方式2022-4-1951(2)(2)可聞聲波可聞聲波 美妙的音樂(lè)可使人陶醉。美妙的音樂(lè)可使人陶醉。2022-4-1952(3)(3)超聲波超聲波 蝙蝠蝙蝠能發(fā)出和能發(fā)出和聽(tīng)見(jiàn)超聲聽(tīng)見(jiàn)超聲波。波。2022-4-1953蝙蝠依靠超聲波捕食蝙蝠依靠超聲波捕食2022-4-1954第五節(jié)第五節(jié) 其他液位測(cè)量方式其他液位測(cè)量方式超聲波液位計(jì)是利用波在介質(zhì)中的傳播特性，具超聲波液位計(jì)是利用波在介質(zhì)中的傳播特性，具體地說(shuō)，超聲波在傳播中遇到相界面時(shí)，有一部分反體地說(shuō)

28、，超聲波在傳播中遇到相界面時(shí)，有一部分反射回來(lái)，另一部分則折射入相鄰介質(zhì)中。但當(dāng)它由氣射回來(lái)，另一部分則折射入相鄰介質(zhì)中。但當(dāng)它由氣體傳播到液體或固體中，或者由固體、液體傳播到空體傳播到液體或固體中，或者由固體、液體傳播到空氣中時(shí)，由于介質(zhì)密度相差太大而幾乎全部發(fā)生反射。氣中時(shí)，由于介質(zhì)密度相差太大而幾乎全部發(fā)生反射。因此，在容器底部或頂部安裝超聲波發(fā)射器和接收器，因此，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，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

29、低。低。1.1.超聲波法測(cè)量液位超聲波法測(cè)量液位2022-4-1955 超聲波液位計(jì)按傳聲介質(zhì)不同，可分為氣介式、超聲波液位計(jì)按傳聲介質(zhì)不同，可分為氣介式、液介式和固介式三種；按探頭的工作方式可分為自發(fā)自液介式和固介式三種；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(kāi)的雙探頭方式。相互組合可收的單探頭方式和收發(fā)分開(kāi)的雙探頭方式。相互組合可以得到六種液位計(jì)的方案。圖以得到六種液位計(jì)的方案。圖6-176-17為單探頭超聲波液為單探頭超聲波液位計(jì)。其中位計(jì)。其中(a)(a)為氣介式，為氣介式，(b)(b)為液介式。為液介式。(c)(c)為固介式。為固介式。 (a)氣介式氣介式 (b) 液介式

30、液介式 (c)固介式固介式圖圖6-17 單探頭超聲波液位計(jì)單探頭超聲波液位計(jì) 2022-4-1956 由圖由圖6-17看出，超聲波傳播距離為看出，超聲波傳播距離為L(zhǎng)，波的傳播，波的傳播速度為速度為C，傳播時(shí)間為，則：，傳播時(shí)間為，則： L是與液位有關(guān)的量，故測(cè)出便可知液位，的測(cè)量一般是與液位有關(guān)的量，故測(cè)出便可知液位，的測(cè)量一般是用接收到的信號(hào)觸發(fā)門(mén)電路對(duì)振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)是用接收到的信號(hào)觸發(fā)門(mén)電路對(duì)振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 單探頭液位計(jì)使用一個(gè)換能器，由控制電路控制單探頭液位計(jì)使用一個(gè)換能器，由控制電路控制它分時(shí)交替作發(fā)射器與接收器。雙探頭式則使用兩個(gè)它分時(shí)交替作發(fā)射器與接收器

31、。雙探頭式則使用兩個(gè)換能器分別作發(fā)射器和接收器，對(duì)于固介式，需要有換能器分別作發(fā)射器和接收器，對(duì)于固介式，需要有兩根金屬棒或金屬管分別作發(fā)射波與接收波的傳輸管兩根金屬棒或金屬管分別作發(fā)射波與接收波的傳輸管道。道。 tCL212022-4-1957超聲波液位測(cè)量有許多優(yōu)點(diǎn)：超聲波液位測(cè)量有許多優(yōu)點(diǎn)：(1)與介質(zhì)不接觸，無(wú)可動(dòng)部件，電子元件只以聲頻振動(dòng)，與介質(zhì)不接觸，無(wú)可動(dòng)部件，電子元件只以聲頻振動(dòng)，振幅小，儀器壽命長(zhǎng)；振幅小，儀器壽命長(zhǎng)；(2)超聲波傳播速度比較穩(wěn)定，光線、介質(zhì)粘度、濕度、超聲波傳播速度比較穩(wěn)定，光線、介質(zhì)粘度、濕度、介電常數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等對(duì)檢測(cè)幾乎無(wú)影響，因介電常數(shù)、電導(dǎo)率

32、、熱導(dǎo)率等對(duì)檢測(cè)幾乎無(wú)影響，因此適用于有毒、腐蝕性或高粘度等特殊場(chǎng)合的液位測(cè)此適用于有毒、腐蝕性或高粘度等特殊場(chǎng)合的液位測(cè)量；量；(3)不僅可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量，還能方便地提供遙不僅可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量，還能方便地提供遙測(cè)或遙控信號(hào)；測(cè)或遙控信號(hào)；(4)能測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)或有傾斜晃動(dòng)的液體的液位，如置于能測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)或有傾斜晃動(dòng)的液體的液位，如置于汽車(chē)、飛機(jī)、輪船中的液位。汽車(chē)、飛機(jī)、輪船中的液位。 2022-4-1958 但超聲波儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)昂貴；但超聲波儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)昂貴；而且當(dāng)超聲波傳播介質(zhì)溫度或密度發(fā)生變化，聲而且當(dāng)超聲波傳播介質(zhì)溫度或密度發(fā)生變化，聲速也將發(fā)生變

33、化，對(duì)此超聲波液位計(jì)應(yīng)有相應(yīng)的速也將發(fā)生變化，對(duì)此超聲波液位計(jì)應(yīng)有相應(yīng)的補(bǔ)償措施，否則嚴(yán)重影響測(cè)量精度。另外，有些補(bǔ)償措施，否則嚴(yán)重影響測(cè)量精度。另外，有些物質(zhì)對(duì)超聲波有強(qiáng)烈吸收作用，選用測(cè)量方法和物質(zhì)對(duì)超聲波有強(qiáng)烈吸收作用，選用測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器時(shí)要充分考慮液位測(cè)量的具體情況和條測(cè)量?jī)x器時(shí)要充分考慮液位測(cè)量的具體情況和條件。件。2022-4-1959 超聲波可以被聚焦，超聲波可以被聚焦，具有能量集中的特點(diǎn)。具有能量集中的特點(diǎn)。超聲波霧化器超聲波霧化器超聲波加濕器超聲波加濕器超聲波應(yīng)用超聲波應(yīng)用2022-4-1960 壓電陶瓷或磁致伸縮材料在高電壓窄脈沖作用下，壓電陶瓷或磁致伸縮材料在高電壓窄

34、脈沖作用下，可得到較大功率的超聲波，可以被聚焦，能用于集成可得到較大功率的超聲波，可以被聚焦，能用于集成電路及塑料的焊接。電路及塑料的焊接。 超聲波塑料焊接超聲波塑料焊接機(jī)機(jī)2022-4-1961超聲波金絲超聲波金絲焊接機(jī)焊接機(jī)2022-4-1962便攜式超聲波便攜式超聲波探魚(yú)器探魚(yú)器2022-4-1963超聲波在醫(yī)學(xué)檢查超聲波在醫(yī)學(xué)檢查中的應(yīng)用中的應(yīng)用 胎兒的胎兒的 B B超影像超影像2022-4-1964超聲波用于高效清洗超聲波用于高效清洗 當(dāng)弱的聲波信號(hào)作用于液體中時(shí)，會(huì)對(duì)液體產(chǎn)當(dāng)弱的聲波信號(hào)作用于液體中時(shí)，會(huì)對(duì)液體產(chǎn)生一定的負(fù)壓，即液體體積增加，液體中分子空隙生一定的負(fù)壓，即液體體積增

35、加，液體中分子空隙加大，形成許多微小的氣泡；而當(dāng)強(qiáng)的聲波信號(hào)作加大，形成許多微小的氣泡；而當(dāng)強(qiáng)的聲波信號(hào)作用于液體時(shí)，則會(huì)對(duì)液體產(chǎn)生一定的正壓，即液體用于液體時(shí)，則會(huì)對(duì)液體產(chǎn)生一定的正壓，即液體體積被壓縮減小，液體中形成的微小氣泡被壓碎。體積被壓縮減小，液體中形成的微小氣泡被壓碎。經(jīng)研究證明：超聲波作用于液體中時(shí)，液體中每個(gè)經(jīng)研究證明：超聲波作用于液體中時(shí)，液體中每個(gè)氣泡的破裂會(huì)產(chǎn)生能量極大的沖擊波，相當(dāng)于瞬間氣泡的破裂會(huì)產(chǎn)生能量極大的沖擊波，相當(dāng)于瞬間產(chǎn)生幾百度的高溫和高達(dá)上千個(gè)大氣壓的壓力，這產(chǎn)生幾百度的高溫和高達(dá)上千個(gè)大氣壓的壓力，這種現(xiàn)象被稱之為種現(xiàn)象被稱之為“空化作用空化作用”，超聲

36、波清洗正是利，超聲波清洗正是利用液體中氣泡破裂所產(chǎn)生的沖擊波來(lái)達(dá)到清洗和沖用液體中氣泡破裂所產(chǎn)生的沖擊波來(lái)達(dá)到清洗和沖刷工件內(nèi)外表面的作用。超聲清洗多用于半導(dǎo)體、刷工件內(nèi)外表面的作用。超聲清洗多用于半導(dǎo)體、機(jī)械、玻璃、醫(yī)療儀器等行業(yè)。機(jī)械、玻璃、醫(yī)療儀器等行業(yè)。2022-4-1965超聲波清洗原理及清洗器超聲波清洗原理及清洗器（參考湖南省瀏陽(yáng)市醫(yī)用儀具廠（參考湖南省瀏陽(yáng)市醫(yī)用儀具廠 、北京德、北京德泰隆科技發(fā)展有限責(zé)任公司資料）泰隆科技發(fā)展有限責(zé)任公司資料）超聲換能器超聲換能器氣泡氣泡波浪波浪清洗物清洗物2022-4-1966超聲波換能器超聲波換能器 超聲波換能器又稱超聲波探頭。超聲波換能器的

37、工作原超聲波換能器又稱超聲波探頭。超聲波換能器的工作原理有壓電式、磁致伸縮式、電磁式等數(shù)種，在檢測(cè)技術(shù)中主理有壓電式、磁致伸縮式、電磁式等數(shù)種，在檢測(cè)技術(shù)中主要采用壓電式。超聲波探頭又分為直探頭、斜探頭、雙探頭、要采用壓電式。超聲波探頭又分為直探頭、斜探頭、雙探頭、表面波探頭、聚焦探頭、沖水探頭、水浸探頭、高溫探頭、表面波探頭、聚焦探頭、沖水探頭、水浸探頭、高溫探頭、空氣傳導(dǎo)探頭以及其他專用探頭等。空氣傳導(dǎo)探頭以及其他專用探頭等。 2022-4-1967各種超聲波探頭各種超聲波探頭 （以下參考常州市（以下參考常州市常超檢測(cè)設(shè)備有限常超檢測(cè)設(shè)備有限公司資料）公司資料）常用頻率范圍：常用頻率范圍：

38、0.510MHz0.510MHz，常見(jiàn)晶片直徑：常見(jiàn)晶片直徑：530mm530mm接觸式直探頭接觸式直探頭（縱波垂直入射（縱波垂直入射到被檢介質(zhì)）到被檢介質(zhì)） 外殼用金屬制外殼用金屬制作，保護(hù)膜用硬度作，保護(hù)膜用硬度很高的耐磨材料制很高的耐磨材料制作，防止壓電晶片作，防止壓電晶片磨損。磨損。 保護(hù)膜保護(hù)膜接插件接插件2022-4-1968接觸法雙晶直探頭接觸法雙晶直探頭 將兩個(gè)單晶探頭組合裝配將兩個(gè)單晶探頭組合裝配在同一殼體內(nèi)，其中一片發(fā)射在同一殼體內(nèi)，其中一片發(fā)射超聲波，另一片接收超聲波。超聲波，另一片接收超聲波。兩晶片之間用一片吸聲性能強(qiáng)、兩晶片之間用一片吸聲性能強(qiáng)、絕緣性能好的薄片加以隔

39、離。絕緣性能好的薄片加以隔離。雙晶探頭的結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜些，雙晶探頭的結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜些，但檢測(cè)精度比單晶直探頭高，但檢測(cè)精度比單晶直探頭高，且超聲信號(hào)的反射和接收的控且超聲信號(hào)的反射和接收的控制電路較單晶直探頭簡(jiǎn)單。制電路較單晶直探頭簡(jiǎn)單。 發(fā)射晶片發(fā)射晶片接收晶片接收晶片2022-4-1969各種接觸式斜探頭各種接觸式斜探頭常用頻率范圍：常用頻率范圍：15MHz15MHz2022-4-1970二、光學(xué)法測(cè)量液位二、光學(xué)法測(cè)量液位 激光用于液位測(cè)量，克服了普通光亮度激光用于液位測(cè)量，克服了普通光亮度差、方向性差、傳輸距離近、單色性差、易差、方向性差、傳輸距離近、單色性差、易受干擾等缺點(diǎn)，使測(cè)量精度大

40、為提高。受干擾等缺點(diǎn)，使測(cè)量精度大為提高。 2022-4-1971 激光式液位檢測(cè)儀由激光發(fā)射器、接收器及測(cè)量激光式液位檢測(cè)儀由激光發(fā)射器、接收器及測(cè)量控制電路組成。工作方式有反射式和遮斷式，在液位控制電路組成。工作方式有反射式和遮斷式，在液位測(cè)量中兩種方式都可使用，但一般只用作定點(diǎn)檢測(cè)控測(cè)量中兩種方式都可使用，但一般只用作定點(diǎn)檢測(cè)控制，不易進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。圖制，不易進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。圖6-18為反射式液位檢測(cè)原為反射式液位檢測(cè)原理圖。理圖。 6-18 6-18 反射式激光液位檢測(cè)原理圖反射式激光液位檢測(cè)原理圖1-1-激光發(fā)射器；激光發(fā)射器； 2- 2-上液位接收器；上液位接收器； 3- 3-下液位

41、接收器下液位接收器 2022-4-1972 激光發(fā)射器發(fā)出激光束以一定角度照射到被測(cè)激光發(fā)射器發(fā)出激光束以一定角度照射到被測(cè)液面上，經(jīng)液面反射到接收器的光敏檢測(cè)元件上。當(dāng)液面上，經(jīng)液面反射到接收器的光敏檢測(cè)元件上。當(dāng)液位在正常范圍時(shí)，上、下液位接收器光敏元件均無(wú)液位在正常范圍時(shí)，上、下液位接收器光敏元件均無(wú)接收到激光反射信號(hào)；當(dāng)液面上升或下降到上下限位接收到激光反射信號(hào)；當(dāng)液面上升或下降到上下限位置，相應(yīng)位置的光敏檢測(cè)元件產(chǎn)生信號(hào)，進(jìn)行報(bào)警或置，相應(yīng)位置的光敏檢測(cè)元件產(chǎn)生信號(hào)，進(jìn)行報(bào)警或推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制開(kāi)始加液或停止加液。推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制開(kāi)始加液或停止加液。 激光發(fā)射器有以紅寶石為工作物質(zhì)的固

42、體激光激光發(fā)射器有以紅寶石為工作物質(zhì)的固體激光器，也有氦氖氣體激光器及砷化鎵半導(dǎo)體激光器；器，也有氦氖氣體激光器及砷化鎵半導(dǎo)體激光器；接收器可用光敏電阻、光電二極管、光電三極管、光接收器可用光敏電阻、光電二極管、光電三極管、光電管、光電倍增管等各種光電元件。它們都能將光強(qiáng)電管、光電倍增管等各種光電元件。它們都能將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。 2022-4-1973三、核幅射法測(cè)量液位三、核幅射法測(cè)量液位 不同物質(zhì)對(duì)同位素射線的吸收能力不同，不同物質(zhì)對(duì)同位素射線的吸收能力不同，一般固體最強(qiáng)，液體次之，氣體最差。當(dāng)射線一般固體最強(qiáng)，液體次之，氣體最差。當(dāng)射線射入厚度為射入厚度為H的介質(zhì)

43、時(shí)，會(huì)有一部分被介質(zhì)吸的介質(zhì)時(shí)，會(huì)有一部分被介質(zhì)吸收掉。透過(guò)介質(zhì)的射線強(qiáng)度收掉。透過(guò)介質(zhì)的射線強(qiáng)度I與入射強(qiáng)度與入射強(qiáng)度I0之間之間有如下關(guān)系：有如下關(guān)系：式中式中 吸收系數(shù)，條件固定時(shí)為常數(shù)。變形吸收系數(shù)，條件固定時(shí)為常數(shù)。變形為：為： 因此測(cè)液位可通過(guò)測(cè)量射線在穿過(guò)液體時(shí)強(qiáng)度因此測(cè)液位可通過(guò)測(cè)量射線在穿過(guò)液體時(shí)強(qiáng)度的變化量來(lái)實(shí)現(xiàn)。的變化量來(lái)實(shí)現(xiàn)。 HeII0IIHlnln102022-4-1974 核幅射式液位計(jì)由輻射源、接收器和測(cè)量?jī)x表核幅射式液位計(jì)由輻射源、接收器和測(cè)量?jī)x表組成。輻射源一般用鈷組成。輻射源一般用鈷6060或銫，放在專門(mén)的鉛室中，或銫，放在專門(mén)的鉛室中，安裝在被測(cè)容器的一

44、側(cè)。幅射源在結(jié)構(gòu)上只能允許射安裝在被測(cè)容器的一側(cè)。幅射源在結(jié)構(gòu)上只能允許射線經(jīng)鉛室的一個(gè)小孔或窄縫透出。線經(jīng)鉛室的一個(gè)小孔或窄縫透出。 接收器與前置放大器裝在一起，安裝在被測(cè)容接收器與前置放大器裝在一起，安裝在被測(cè)容器另一側(cè)，器另一側(cè)， 射線由蓋革計(jì)數(shù)管吸收，每接收到一個(gè)射線由蓋革計(jì)數(shù)管吸收，每接收到一個(gè) 粒子，就輸出一個(gè)脈沖電流。射線越強(qiáng)，電流脈沖數(shù)粒子，就輸出一個(gè)脈沖電流。射線越強(qiáng)，電流脈沖數(shù)越多，經(jīng)過(guò)積分電路變成與脈沖數(shù)成正比的積分電壓，越多，經(jīng)過(guò)積分電路變成與脈沖數(shù)成正比的積分電壓，再經(jīng)電流放大和電橋電路，最終得到與液位相關(guān)的電再經(jīng)電流放大和電橋電路，最終得到與液位相關(guān)的電流輸出。流輸

45、出。 三、核幅射法測(cè)量液位三、核幅射法測(cè)量液位2022-4-1975三、核幅射法測(cè)量液位三、核幅射法測(cè)量液位輻射源與接收器的安裝方式：固定方式和隨輻射源與接收器的安裝方式：固定方式和隨動(dòng)安裝。動(dòng)安裝。2022-4-1976三、核幅射法測(cè)量液位三、核幅射法測(cè)量液位輻射源與接收器的安裝方式：固定方式和隨輻射源與接收器的安裝方式：固定方式和隨動(dòng)安裝。動(dòng)安裝。測(cè)量范圍大測(cè)量范圍大2022-4-1977 圖圖6-19所示為輻射源與接收器均是為固定安裝方所示為輻射源與接收器均是為固定安裝方式的核幅射液位計(jì)。其中式的核幅射液位計(jì)。其中 (a)為長(zhǎng)輻射源和長(zhǎng)接收器形為長(zhǎng)輻射源和長(zhǎng)接收器形式，輸出線性度好；式，

46、輸出線性度好； (b) 為點(diǎn)輻射源和點(diǎn)接收器形式，為點(diǎn)輻射源和點(diǎn)接收器形式，輸出線性度較差。輸出線性度較差。 a) 長(zhǎng)輻射源長(zhǎng)接收器長(zhǎng)輻射源長(zhǎng)接收器 b)點(diǎn)輻射源點(diǎn)接收器點(diǎn)輻射源點(diǎn)接收器圖圖6-19 核輻射式液位計(jì)核輻射式液位計(jì)1-放射源；放射源； 2-接收器接收器2022-4-1978 輻射式液位計(jì)既可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，也可進(jìn)行定點(diǎn)發(fā)輻射式液位計(jì)既可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，也可進(jìn)行定點(diǎn)發(fā)送信號(hào)和進(jìn)行控制；射線不受溫度、壓力、濕度、電磁送信號(hào)和進(jìn)行控制；射線不受溫度、壓力、濕度、電磁場(chǎng)的影響，而且可以穿透各種介質(zhì)，包括固體，因此能場(chǎng)的影響，而且可以穿透各種介質(zhì)，包括固體，因此能實(shí)現(xiàn)完全非接觸測(cè)量。這些特點(diǎn)使

47、得輻射式液位計(jì)適合實(shí)現(xiàn)完全非接觸測(cè)量。這些特點(diǎn)使得輻射式液位計(jì)適合于特殊場(chǎng)合或惡劣環(huán)境下不常有人之處的液位測(cè)量，如于特殊場(chǎng)合或惡劣環(huán)境下不常有人之處的液位測(cè)量，如高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸性、易結(jié)晶、沸騰高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸性、易結(jié)晶、沸騰狀態(tài)介質(zhì)、高溫熔融體等的液位測(cè)量。但在使用時(shí)仍要狀態(tài)介質(zhì)、高溫熔融體等的液位測(cè)量。但在使用時(shí)仍要注意控制劑量，作好防護(hù)，以防射線泄漏對(duì)人體造成傷注意控制劑量，作好防護(hù)，以防射線泄漏對(duì)人體造成傷害害 2022-4-1979四、微波法測(cè)量液位四、微波法測(cè)量液位 在電磁波譜中將波長(zhǎng)為在電磁波譜中將波長(zhǎng)為1 11000mm1000mm的電磁的電磁波

48、稱為微波。微波的特點(diǎn)是在各種障礙物上能波稱為微波。微波的特點(diǎn)是在各種障礙物上能產(chǎn)生良好的反射，具有良好的定向輻射性能；產(chǎn)生良好的反射，具有良好的定向輻射性能；在傳輸過(guò)程中受到粉塵、煙霧、火焰及強(qiáng)光的在傳輸過(guò)程中受到粉塵、煙霧、火焰及強(qiáng)光的影響小，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。影響小，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。 2022-4-19801. 1. 反射式微波液位計(jì)反射式微波液位計(jì) 利用微波反射的原理制作的液位計(jì)，可以連續(xù)檢利用微波反射的原理制作的液位計(jì)，可以連續(xù)檢測(cè)與實(shí)現(xiàn)液位定點(diǎn)控制。通常微波發(fā)射天線傾斜一定測(cè)與實(shí)現(xiàn)液位定點(diǎn)控制。通常微波發(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，的角

49、度向液面發(fā)射微波束，波束遇到液面即發(fā)生反射，反射微波束被微波接收天線接收，從而測(cè)定液位，其反射微波束被微波接收天線接收，從而測(cè)定液位，其原理如圖原理如圖6-21所示。所示。 圖圖6-21反射式微波液位計(jì)原理圖反射式微波液位計(jì)原理圖 2022-4-1981微波接收天線接收到的微波功率為：微波接收天線接收到的微波功率為：式中式中 H兩天線距料面垂直距離。兩天線距料面垂直距離。由于發(fā)射功率由于發(fā)射功率 ，波長(zhǎng)，波長(zhǎng) 天線增益天線增益 都是保持穩(wěn)定都是保持穩(wěn)定不變的，故上式可簡(jiǎn)化為：不變的，故上式可簡(jiǎn)化為：式中式中 增益常數(shù)，決定于微波波長(zhǎng)、發(fā)射功率及增益常數(shù)，決定于微波波長(zhǎng)、發(fā)射功率及天線的增益；天

50、線的增益； 距離常數(shù)，決定于天線安裝的方法與位置，距離常數(shù)，決定于天線安裝的方法與位置，主要是距離。主要是距離。可見(jiàn)，只要測(cè)定了天線接收到的微波功率，液位可見(jiàn)，只要測(cè)定了天線接收到的微波功率，液位 就就測(cè)量了，即測(cè)量了，即 22424)(HdGGPrriiP22122411424)(HKKHdGGPrriiPiPriGG1K2KHrPKKH212022-4-19822. 2. 對(duì)射式微波物位計(jì)對(duì)射式微波物位計(jì) 2022-4-1983 微波功率的測(cè)量通常可用熱電或熱敏電阻等元件，微波功率的測(cè)量通?？捎脽犭娀驘崦綦娮璧仍?，再配合相應(yīng)的測(cè)量電路，最后經(jīng)數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理再配合相應(yīng)的測(cè)量電路，最后經(jīng)

51、數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理根據(jù)接收到的微波信號(hào)功率，顯示和輸出液位測(cè)量結(jié)根據(jù)接收到的微波信號(hào)功率，顯示和輸出液位測(cè)量結(jié)果。也可用專門(mén)的微波檢波管（如果。也可用專門(mén)的微波檢波管（如2DV檢波二極管）檢波二極管）檢波成直流電流由微安表直接顯示。檢波成直流電流由微安表直接顯示。 在測(cè)量環(huán)境有大量水蒸汽時(shí)，由于水（蒸汽）會(huì)在測(cè)量環(huán)境有大量水蒸汽時(shí)，由于水（蒸汽）會(huì)對(duì)微波產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收，因此可能會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較對(duì)微波產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收，因此可能會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，對(duì)此應(yīng)該引起足夠重視。大的影響，對(duì)此應(yīng)該引起足夠重視。 2022-4-19842. 2. 調(diào)頻連續(xù)波式物位計(jì)調(diào)頻連續(xù)波式物位計(jì) 下圖是目前在工程應(yīng)用

52、較多的調(diào)頻連續(xù)波式微波下圖是目前在工程應(yīng)用較多的調(diào)頻連續(xù)波式微波物位（液位和料位）計(jì)。物位（液位和料位）計(jì)。調(diào)頻式微波物位計(jì)調(diào)頻式微波物位計(jì) 2022-4-1985 通常只需將發(fā)射、接收天通常只需將發(fā)射、接收天線裝在被測(cè)料倉(cāng)（罐）上方，即線裝在被測(cè)料倉(cāng)（罐）上方，即可對(duì)物位進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。這種調(diào)可對(duì)物位進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。這種調(diào)頻連續(xù)波式微波物位計(jì)抗機(jī)械噪頻連續(xù)波式微波物位計(jì)抗機(jī)械噪聲、電磁噪聲能力強(qiáng)，在高溫、聲、電磁噪聲能力強(qiáng)，在高溫、高壓、高粘度情況下，可連續(xù)、高壓、高粘度情況下，可連續(xù)、快速而準(zhǔn)確地測(cè)出目標(biāo)物體的物快速而準(zhǔn)確地測(cè)出目標(biāo)物體的物位值。位值。 調(diào)頻連續(xù)波式微波物位計(jì)調(diào)頻連續(xù)波式微波物

53、位計(jì)工作原理如圖所示。工作原理如圖所示。 調(diào)頻式微波液位計(jì)調(diào)頻式微波液位計(jì)原理示意圖原理示意圖 2022-4-1986固態(tài)源頻率變化規(guī)律為固態(tài)源頻率變化規(guī)律為 ：式中式中 ：T調(diào)制波周期；調(diào)制波周期；F調(diào)制波頻率；調(diào)制波頻率； 固態(tài)源初始頻率；固態(tài)源初始頻率； 本振頻率；本振頻率； 固態(tài)源在調(diào)制信號(hào)固態(tài)源在調(diào)制信號(hào)1/2周期內(nèi)的頻偏范圍；周期內(nèi)的頻偏范圍； 時(shí)間。時(shí)間。 02000022fdfffffF ftTdt0f2f0ft2022-4-1987回波頻率為回波頻率為 ：式中式中 回波頻率；回波頻率；微波往返于被測(cè)對(duì)象之間的延遲時(shí)間微波往返于被測(cè)對(duì)象之間的延遲時(shí)間t=2L/C，C為光速，為光

54、速，L為被測(cè)距離；為被測(cè)距離； 1002ffF ftt1ft2022-4-1988所以，差頻頻率所以，差頻頻率 為為 由上式整理得被測(cè)距離由上式整理得被測(cè)距離L為為從上式可以看出被測(cè)距離從上式可以看出被測(cè)距離L與差頻頻率與差頻頻率 成正成正比。當(dāng)固態(tài)源的調(diào)制頻率比。當(dāng)固態(tài)源的調(diào)制頻率F和頻偏和頻偏 一定時(shí)，一定時(shí)，只要測(cè)出只要測(cè)出 ，就可以計(jì)算得到，就可以計(jì)算得到L。 f0210422F fLfffF fLCC 04C fLF ffff2022-4-1989 當(dāng)固態(tài)工作頻偏當(dāng)固態(tài)工作頻偏 =300 MHz，調(diào)制頻率，調(diào)制頻率F=1kHz,則有：則有： 即被測(cè)距離即被測(cè)距離L 每變化每變化1 m

55、時(shí)，差頻頻率為時(shí)，差頻頻率為4 kHz。 采用三角波雙重調(diào)制可以克服調(diào)頻式微波物位計(jì)采用三角波雙重調(diào)制可以克服調(diào)頻式微波物位計(jì)的部分固有誤差；加上采取其他措施，微波物位計(jì)的的部分固有誤差；加上采取其他措施，微波物位計(jì)的測(cè)量精確度可達(dá)測(cè)量精確度可達(dá)1%。測(cè)量范圍一般為。測(cè)量范圍一般為0.520 m，最，最大可達(dá)幾十米（由固態(tài)源發(fā)射功率大小決定）以上。大可達(dá)幾十米（由固態(tài)源發(fā)射功率大小決定）以上。0f6384 1000 300 104 103 10fLL 2022-4-1990熱學(xué)法熱學(xué)法 在冶金行業(yè)中常遇到高溫熔融金屬液位的在冶金行業(yè)中常遇到高溫熔融金屬液位的測(cè)量。由于測(cè)量條件的特殊性，目前除使

56、用測(cè)量。由于測(cè)量條件的特殊性，目前除使用 核幅射法外，還常用熱學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè)。它利核幅射法外，還常用熱學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè)。它利用了高溫熔融液體本身的特性，即在空氣和高用了高溫熔融液體本身的特性，即在空氣和高溫液體的分界面處溫度場(chǎng)出現(xiàn)突變的特點(diǎn)，用溫液體的分界面處溫度場(chǎng)出現(xiàn)突變的特點(diǎn)，用測(cè)量溫度的方法間接獲得高溫金屬熔液液位。測(cè)量溫度的方法間接獲得高溫金屬熔液液位。熱學(xué)法按溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換原理的不同，通常又分熱學(xué)法按溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換原理的不同，通常又分為熱電法和熱磁感應(yīng)法。為熱電法和熱磁感應(yīng)法。 2022-4-19911.1.熱電法熱電法 熱電法采用熱電偶熱電法采用熱電偶測(cè)量溫度場(chǎng)，右圖為熱電測(cè)量溫度場(chǎng)，右

57、圖為熱電偶測(cè)量高溫金屬熔液液位偶測(cè)量高溫金屬熔液液位原理圖。原理圖。 圖中圖中:a-容器壁；容器壁；b-凝固金屬凝固金屬 ；c-鋼水；鋼水；d-熱電偶。熱電偶。熱電偶測(cè)量高溫?zé)犭娕紲y(cè)量高溫金屬熔液液位原理圖金屬熔液液位原理圖2022-4-1992 在容器壁上選定一在容器壁上選定一系列測(cè)量點(diǎn)，裝上熱電系列測(cè)量點(diǎn)，裝上熱電偶，并將各測(cè)點(diǎn)上熱電偶，并將各測(cè)點(diǎn)上熱電偶的輸出記錄下來(lái)，得偶的輸出記錄下來(lái)，得到如圖所示的溫度到如圖所示的溫度-電勢(shì)電勢(shì)分布曲線，曲線上反映分布曲線，曲線上反映出第出第7個(gè)和第個(gè)和第8個(gè)測(cè)點(diǎn)之個(gè)測(cè)點(diǎn)之間產(chǎn)生了溫度突變，因間產(chǎn)生了溫度突變，因此液面就在第此液面就在第7與第與第8測(cè)

58、測(cè)點(diǎn)之間。點(diǎn)之間。 溫度溫度-電勢(shì)分布圖電勢(shì)分布圖 2022-4-1993熱電偶測(cè)液位只是一個(gè)較為粗略的測(cè)量方熱電偶測(cè)液位只是一個(gè)較為粗略的測(cè)量方法，精度一般不高；而且精度與熱電偶分布、法，精度一般不高；而且精度與熱電偶分布、安裝情況有關(guān)。適當(dāng)減小各熱電偶的間距、增安裝情況有關(guān)。適當(dāng)減小各熱電偶的間距、增加測(cè)量點(diǎn)，則可提高金屬液位測(cè)量分辨力和測(cè)加測(cè)量點(diǎn)，則可提高金屬液位測(cè)量分辨力和測(cè)量精度。另外，熱電偶工作端與容器的接觸點(diǎn)量精度。另外，熱電偶工作端與容器的接觸點(diǎn)要細(xì)而牢固，為此可將熱電偶絲焊在容器壁上，要細(xì)而牢固，為此可將熱電偶絲焊在容器壁上，由容器壁充當(dāng)熱電偶的另一極。這種測(cè)量方法由容器壁充

59、當(dāng)熱電偶的另一極。這種測(cè)量方法雖然精度不高，但很可靠；在連鑄機(jī)結(jié)晶過(guò)程雖然精度不高，但很可靠；在連鑄機(jī)結(jié)晶過(guò)程等應(yīng)用場(chǎng)合中，仍是一種很適用的液位檢測(cè)控等應(yīng)用場(chǎng)合中，仍是一種很適用的液位檢測(cè)控制方法制方法 2022-4-19942. 2. 熱磁感應(yīng)法熱磁感應(yīng)法 熱磁感應(yīng)法也稱熱磁敏法，這是近年來(lái)發(fā)展很快的熱磁感應(yīng)法也稱熱磁敏法，這是近年來(lái)發(fā)展很快的一種檢測(cè)方法，測(cè)量安裝方式類似熱電法，在容器外壁一種檢測(cè)方法，測(cè)量安裝方式類似熱電法，在容器外壁上選擇一系列測(cè)量點(diǎn)，在這些點(diǎn)上焊上熱敏磁性材料作上選擇一系列測(cè)量點(diǎn)，在這些點(diǎn)上焊上熱敏磁性材料作為感溫元件，對(duì)應(yīng)于每個(gè)磁性元件安裝一個(gè)測(cè)量線圈并為感溫元件，

60、對(duì)應(yīng)于每個(gè)磁性元件安裝一個(gè)測(cè)量線圈并通以交流電。前面熱電法測(cè)溫元件為一組耐高溫?zé)犭娕?，通以交流電。前面熱電法測(cè)溫元件為一組耐高溫?zé)犭娕?，它們把金屬熔液液面處溫度?chǎng)出現(xiàn)變化轉(zhuǎn)換為電勢(shì)大小它們把金屬熔液液面處溫度場(chǎng)出現(xiàn)變化轉(zhuǎn)換為電勢(shì)大小的變化；熱磁感應(yīng)法測(cè)溫元件為一組熱敏磁性元件，把的變化；熱磁感應(yīng)法測(cè)溫元件為一組熱敏磁性元件，把金屬熔液液面處溫度場(chǎng)出現(xiàn)變化轉(zhuǎn)換為電抗（電感）大金屬熔液液面處溫度場(chǎng)出現(xiàn)變化轉(zhuǎn)換為電抗（電感）大小的變化。小的變化。 2022-4-19953.3.磁電法磁電法 利用磁電轉(zhuǎn)換原理利用磁電轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行液位測(cè)量的磁致伸進(jìn)行液位測(cè)量的磁致伸縮液位計(jì)是近年來(lái)推出縮液位計(jì)是近年來(lái)推