項(xiàng)目六液位檢測(cè)

項(xiàng)目六液位檢測(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)

1．了解測(cè)量液位的方法。2．掌握電容式傳感器三種類型的工作原理及特性。3．能理解電容式傳感器的幾種測(cè)量電路。4．掌握超聲波的概念和傳播特性等。5．能理解超聲波傳感器的工作原理。6．能理解電容式傳感器和超聲波傳感器測(cè)量液位的原理和其他應(yīng)用電路。本章任務(wù)任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)

電容式傳感器是把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。它具有高阻抗，小功率；動(dòng)態(tài)范圍大，響應(yīng)速度快；幾乎沒有零漂；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，可在惡劣的環(huán)境下使用等優(yōu)點(diǎn)，但它具有分布電容影響嚴(yán)重的缺點(diǎn)。任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)電容式傳感器的工作原理

平板式電容器的電容量：

A為兩極板相互覆蓋的有效面積；d為兩極板間的距離；為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)。

變間隙式（或變極距式）變面積式變介電常數(shù)式+++dA任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)各種電容式傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖變極距(δ)型：(a)、(e)；變面積(S)型：(b)、(c)、(d)、(f)、(g)、（h）；變介電常數(shù)(ε)型：（i）～（l）任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)一、變間隙式電容傳感器dΔdd取值不能大，否則將降低靈敏度,實(shí)際應(yīng)用常采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)差動(dòng)式結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：1、減小非線性誤差2、提高傳感器靈敏度3、減小寄生電容的影響4、減小溫度、濕度等環(huán)境因素的影響C2C1d1d2ε0ε0Δδ任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)指紋識(shí)別所需電容傳感器包含一個(gè)大約有數(shù)萬(wàn)個(gè)金屬導(dǎo)體的陣列，其外面是一層絕緣的表面，當(dāng)用戶的手指放在上面時(shí)，金屬導(dǎo)體陣列/絕緣物/皮膚就構(gòu)成了相應(yīng)的小電容器陣列。它們的電容值隨著脊（近的）和溝（遠(yuǎn)的）與金屬導(dǎo)體之間的距離不同而變化。應(yīng)用任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)直線位移型電容傳感器角位移型電容傳感器二、變面積式電容傳感器任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)電容傳感器的容量與投影面積的關(guān)系演示工作原理演示任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)變介電常數(shù)式電容傳感器三、變介電常數(shù)式電容傳感器

任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)應(yīng)用：測(cè)量頭構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，另一個(gè)極板是物體本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化.接近開關(guān)的檢測(cè)物體，并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的液體或粉狀物體振蕩電路感應(yīng)電極被測(cè)物體任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)電容式傳感器的測(cè)量電路電橋電路運(yùn)放電路雙T電路調(diào)頻（諧振）電路脈沖寬度調(diào)制電路

任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)電容式液位傳感器的外形圖電容式液位傳感器的外形圖，主要有棒式和纜式兩種

任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)電容式液位傳感器探頭類型及應(yīng)用探頭類型典型應(yīng)用金屬裸棒探頭非導(dǎo)電介質(zhì)＋導(dǎo)電容器全絕緣棒式探頭導(dǎo)電介質(zhì)或非導(dǎo)電介質(zhì)＋導(dǎo)電容器帶同軸接地管金屬裸棒探頭介電常數(shù)?5的非導(dǎo)電非結(jié)晶液體介質(zhì)；非導(dǎo)電非結(jié)晶液體介質(zhì)＋非導(dǎo)電容器；非導(dǎo)電非結(jié)晶液體介質(zhì)＋容器雖導(dǎo)電但徑向尺寸較小且形狀不規(guī)則帶同軸接地管全絕緣探頭導(dǎo)電非結(jié)晶液體介質(zhì)＋容器導(dǎo)電但徑向尺寸較小且形狀不規(guī)則金屬裸纜探頭非導(dǎo)電介質(zhì)＋導(dǎo)電容器全絕緣纜式探頭導(dǎo)電介質(zhì)或非導(dǎo)電介質(zhì)＋大型導(dǎo)電容器帶參考電極金屬裸棒雙桿探頭非導(dǎo)電易結(jié)晶液體介質(zhì)＋非導(dǎo)電容器帶參考電極全絕緣棒式雙桿探頭導(dǎo)電且易結(jié)晶液體介質(zhì)＋非導(dǎo)電容器；導(dǎo)電且易結(jié)晶液體介質(zhì)＋容器導(dǎo)電但徑向尺寸較小且形狀不規(guī)則整體聚四氟乙烯包覆探頭導(dǎo)電或非導(dǎo)電強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)而且環(huán)境有腐蝕性揮發(fā)物，腐蝕性蒸汽環(huán)境任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)實(shí)施棒狀電極（金屬管）外面包裹聚四氟乙烯套管，當(dāng)被測(cè)液體的液面上升時(shí)，引起棒狀電極與導(dǎo)電液體之間的電容變化。任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)注意：（a）屏蔽和接地（b）增加初始電容值，降低容抗。（c）導(dǎo)線間分布電容有靜電感應(yīng)，因此導(dǎo)線和導(dǎo)線要離得遠(yuǎn)，線要盡可能短，最好成直角排列，若采用平行排列時(shí)可采用同軸屏蔽線。（d）盡可能一點(diǎn)接地，避免多點(diǎn)接地。任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)生產(chǎn)中電容式液位傳感器任務(wù)一汽車油箱的液位檢測(cè)超聲波是一種機(jī)械波，它方向性好，穿透力強(qiáng)，遇到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著的反射。利用這些物理性質(zhì)，可把一些非電量轉(zhuǎn)換成聲學(xué)參數(shù)，通過壓電元件轉(zhuǎn)換成電量。超聲波傳感器就是利用超聲波的特性，將非電量轉(zhuǎn)換為電量的測(cè)量元件。

任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)超聲波的特性聲波：

是一種機(jī)械波，由于發(fā)聲體的機(jī)械振動(dòng)，引起周圍彈性介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，并由近及遠(yuǎn)的傳播。人耳能聽到的聲波頻率：20HZ～20kHZ范圍內(nèi)。頻率超過20KHZ稱為超聲波，低于20HZ稱為次聲波。檢測(cè)中常用的超聲波頻率范圍為幾十kHZ到幾十MHZ。。任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)超聲波的傳播特性：

1、傳播速度：超聲波的傳播速度與波長(zhǎng)及頻率成正比。λ為超聲波的波長(zhǎng)；f為超聲波的頻率任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)2、通過兩種不同的介質(zhì)時(shí)，超聲波產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象。但當(dāng)它由氣體傳播到液體或固體中，或由固體、液體傳播到氣體中時(shí)，由于介質(zhì)密度相差太大而幾乎全部發(fā)生反射。3、通過同種介質(zhì)時(shí)，超聲波隨著傳播距離的增加，其強(qiáng)度因介質(zhì)吸收能量而衰減。超聲波在氣體中衰減很快，當(dāng)頻率較高時(shí)衰減更快。因此，超聲波儀器主要用于固體和液體中。任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)超聲檢測(cè)是一種無(wú)損檢測(cè)。廣泛用于金屬構(gòu)件、混凝土制品、塑料制品、陶瓷制品的探傷及厚度檢測(cè)，以及物位、液位、流量、流速檢測(cè)和防盜報(bào)警等許多領(lǐng)域。任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)ERW管材焊縫超聲檢測(cè)系統(tǒng)

任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)采用超聲檢測(cè)分析儀檢測(cè)混凝土任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)超聲波距離傳感器任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)超聲波傳感器的特性

具有小角度，小盲區(qū)，測(cè)量準(zhǔn)確，無(wú)接觸，防水，防腐蝕，低成本等優(yōu)點(diǎn)。可應(yīng)于液位，物位檢測(cè)，可保證在液面有泡沫或大的晃動(dòng)，不易檢測(cè)到回波的情況下有穩(wěn)定的輸出。超聲探頭的外形圖任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)超聲波探測(cè)用耦合劑超聲探頭與被測(cè)物體接觸時(shí)，探頭與被測(cè)物體表面間存在一層空氣薄層，空氣將引起三個(gè)界面間強(qiáng)烈的雜亂反射波，造成干擾，并造成很大的衰減。為此，必須將接觸面之間的空氣排擠掉，使超聲波能順利地入射到被測(cè)介質(zhì)中。在工業(yè)中，經(jīng)常使用一種稱為耦合劑的液體物質(zhì)，使之充滿在接觸層中，起到傳遞超聲波的作用。常用的耦合劑有自來(lái)水、機(jī)油、甘油、水玻璃、膠水、化學(xué)漿糊等。任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)靜電超聲傳感器工作原理與電容式麥克風(fēng)相似：只在一邊鍍有一層金屬的薄介電薄膜形成傳感器的活動(dòng)元件，用來(lái)發(fā)射和/或接收超聲信號(hào)。中心開槽的固定底板主要用來(lái)集中聲束以沖擊薄膜。靜電傳感器更高的靈敏度可轉(zhuǎn)換成比壓電傳感器更長(zhǎng)距離的探測(cè)能力（或短距離應(yīng)用時(shí)的更低增益接收電路），以及更為可靠的探測(cè)小型及吸聲目標(biāo)的能力。帶適當(dāng)驅(qū)動(dòng)和接收電路的單個(gè)靜電傳感器，可覆蓋短至1英寸、長(zhǎng)至60英尺的探測(cè)距離，使其成為儲(chǔ)罐液位測(cè)量應(yīng)用的理想選擇。任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)實(shí)施工作原理

在液罐下方安裝了超聲波發(fā)射器和接收器。超聲波傳感器發(fā)射出的超聲波在液面被反射，經(jīng)過時(shí)間t后，探頭接收到從液面反射回的回音脈沖，這樣探頭到液面的距離L由下式可得：c為超聲波在被測(cè)介質(zhì)中的傳播速度；t為從發(fā)出超聲波到接收到超聲波的時(shí)間。超聲波測(cè)液位示意圖任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)超聲波液位傳感器安裝示意圖任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)探頭安裝要求：

（1）對(duì)于鐵質(zhì)容器，可以給探頭工作端面涂上硅脂并用磁性吸盤將其直接貼在容器底部即可；若容器外殼是玻璃等其它材料，可以用膠將探頭粘貼固定或用支架固定于容器底部。探頭指向須與所測(cè)距離在同一直線上。

（2）探頭正上方無(wú)盤管等遮擋物；

（3）遠(yuǎn)離罐底進(jìn)液口，以避免進(jìn)液劇烈流動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響；任務(wù)二高壓密閉容器的液位檢測(cè)（4）遠(yuǎn)離罐頂進(jìn)液口下方位置，以避免進(jìn)液沖擊使液面劇烈波動(dòng)影響測(cè)量