《自動檢測技術與裝置》課件四節(jié)

第四節(jié)物位檢測儀表常用的物位檢測方法:靜壓式物位計浮力式物位計電氣式物位計聲學式物位計射線式物位計第四節(jié)物位檢測儀表它們歸納為以下幾個檢測原理:基于力學原理基于相對變化原理基于某強度性物理量隨物位的升高而增加原理第四節(jié)物位檢測儀表二、靜壓式液位計

檢測原理容器中某點的靜壓力和容器內物位的高度有關：

ρ為介質的密度，對于固體顆粒，ρ應理解為堆積密度第四節(jié)物位檢測儀表由于物料（液體）上方的自由空間有壓力p0,則根據靜力學原理，有因此要知道物位，需要測出壓力容器下部某些與上部自由空間之間的壓力差。為此要用差壓傳感器。靜壓式液位計第四節(jié)物位檢測儀表實現方法對于液位測量，一般可在容器壁面開孔，安裝壓力（差壓）傳感器；對于不易在壁面開孔（常壓容器）或容器在地面以下的，可導用投入式壓力傳感器，將壓力傳感器投到容器的底部。通過電纜線傳輸壓力信號靜壓式液位變送器第四節(jié)物位檢測儀表量程遷移無遷移設差壓變送器正、負壓室所受到的壓力分別為和，則有可見差壓變送器未受任何附加靜壓；差壓變送器無需遷移第四節(jié)物位檢測儀表負遷移設隔離液的密度為，這時差壓變送器正、負壓室所受到的壓力分別為由于要遷移的量為負值，因此稱負遷移第四節(jié)物位檢測儀表正遷移設連接負壓室與容器上部取壓點的引壓管中充滿氣體，并忽略氣體產生的靜壓力，則差壓變送器正、負壓室所受的壓力為第四節(jié)物位檢測儀表三、浮力式液位計

原理：基于浮力原理，適用于液位的檢測。浮力式物位檢測有兩種方法：恒浮力式，變浮力式。磁浮子液位計第四節(jié)物位檢測儀表如圖是一用彈簧平衡的浮筒的測量原理圖，將一截面相同，質量為m的圓筒形空心金屬浮筒懸掛在彈簧上，當h＝0時，浮筒的重量被彈簧的反作用所平衡。當液位變化使浮筒的一部分被液位浸泡時，由于受到液位的浮力作用而使浮筒向上移動，直到與彈簧的反作用力重新平衡。設此時彈簧的位移為△x，則第四節(jié)物位檢測儀表四、電容式物位計原理：把物位的變化變換為電容量的變化；檢測元件常為一個圓筒式的電容器。由兩個長度為L，半徑分別為R和r的圓筒形金屬導體中間隔以絕緣物質構成圓筒形電容器。第四節(jié)物位檢測儀表當兩圓筒中間所充介質介電常數為ε0的氣體時，則該圓筒間的電容量為：如果電極的一部分被另一部分介電常數為ε的液體（物料）所浸沒時，設上半部分介質的介電常數仍為ε0，浸沒的部分長度為l，則電容器上半部分的電容器為：下半部分為：第四節(jié)物位檢測儀表可見，當幾何尺寸一定，ε，ε0不變時，電容的變化量是被測介質物位l的線性函數。如果被測介質為導電性液體，電極要用絕緣物覆蓋作為中間介質，而液體和外圓筒一起作為外電極。設中間介質的介電常數為ε1，電極浸沒的長度為l，則電容器的電容量為：第四節(jié)物位檢測儀表電容式物位檢測方法最主要要考慮溫度對介電常數的變化的影響；其次是物位對電容器的電容量變化值很小，往往只是幾微法至幾百微法，易受干擾影響，電容測量比較困難電容式料位計電容式液位計第四節(jié)物位檢測儀表五、超聲波物位計

檢測原理

超聲波一般頻率高于20kHz。超聲波的發(fā)射和接收通常有超聲波換能器實現的，目前最廣泛的超聲波換能器是電—聲換能器，壓電晶體換能器就是常用的換能器之一超聲波物位檢測的基本原理就是根據聲波在介質中傳播速度，衰減以及在界面的反射等特性進行第四節(jié)物位檢測儀表當聲波從一種介質向另一種介質傳播時，在兩種密度不同、聲速不同的介質的分界面，將產生反射和折射，其中反射率為：Z1=ρ1v1,Z2=ρ2v2,其中v1、v2為聲波在介質1和2中的傳播速度當聲波從氣體傳播到液體或固態(tài)，或者相反的情況下，由于兩種介質的密度相差懸殊，聲波幾乎全部被反射第四節(jié)物位檢測儀表在容器底部安裝一只超聲波發(fā)射器和一只接收器（也可以只用一個探頭輪換發(fā)射和接收超聲波脈沖），設聲速為v，實際物位高度為H，則從發(fā)射到接收所需時間t為對于一定的氣體來說，v是已知的，因此，可以用測時間的方法確定出物位的高度測量液位時，超聲波探頭也可置于容器的頂部，其原理是一樣的模型演示第四節(jié)物位檢測儀表超聲波的接收和發(fā)射超聲波的接收和發(fā)射是基于壓電效應和逆壓電效應實現方法超聲波傳播速度的補償方法有：溫度補償設置校正具固定距離標志法超聲液位（物位）計第四節(jié)物位檢測儀表四、其它物位計

射線式物位計檢測原理當射線穿過一定的物質，由于物質的吸收，其穿透強度隨物質的厚度而減小，其變化規(guī)律為

μ－介質對射線的吸收系數不同的材料有不同的吸收系數，一般固態(tài)最大，液體其次，氣體最小。第四節(jié)物位檢測儀表檢測系統(tǒng)組成射線源探測器電子線路γ射線料位計第四節(jié)物位檢測儀表實現方法放射源可以是一個點源，也可以做成線源，接收器同樣可以是單點或是線狀的。因此用放射線進行物位檢測有多種方式，常用的如圖所示模型演示第四節(jié)物位檢測儀表微波物位計

微波物位計又稱雷達物位儀，微波物位計運用了微波的特性，在一定條件下，微波傳播速度是一定的，所以可以通過測量微波從傳感器傳播至物料表面并返回到傳感器所用的時間來計算出所測量的物位雷達液位計第四節(jié)物位檢測儀表微波

超聲波波類型電磁波機械波反射特性在不同介電常數的界面上反射在不同聲阻抗的界面上反射壓力影響微不足道很小溫度影響微不足道需溫度補償傳播速度約（真空中）

（空氣中，20℃）測量盲區(qū)到天線頂端離輻射面＞250㎜動態(tài)范圍高達150dB高達100dB傳播環(huán)境很少受氣相環(huán)境影響要求均一的氣體環(huán)境微波物位計和超聲波物位計的主要差別的比較第四節(jié)物位檢測儀表微波物位計有以下主要特點：測量準確可靠性強、壽命長幾乎可以測量所有介質安全節(jié)能第四節(jié)物位檢測儀表