自動(dòng)化技術(shù)與儀表 第三章檢測(cè)儀表 第3.4節(jié) 物位檢測(cè)儀表.

1、3 檢測(cè)儀表 13.檢測(cè)儀表第4節(jié) 物位檢測(cè)儀表 3 檢測(cè)儀表 2基本要求基本要求 掌握物位的基本概念及物位檢測(cè)的原理掌握物位的基本概念及物位檢測(cè)的原理 掌握物位檢測(cè)的方法掌握物位檢測(cè)的方法靜壓式物位計(jì)靜壓式物位計(jì)浮力式物位計(jì)浮力式物位計(jì) ：恒浮力法和變浮力法：恒浮力法和變浮力法電氣式物位計(jì)電氣式物位計(jì) 聲學(xué)式物位計(jì)聲學(xué)式物位計(jì) 射線式物位計(jì)射線式物位計(jì)光學(xué)式、微波式、光學(xué)式、微波式、 激光式、激光式、差壓式液位變送差壓式液位變送器、稱重式液罐計(jì)量?jī)x器、稱重式液罐計(jì)量?jī)x 掌握液位、料位、分界面檢測(cè)的不同方法掌握液位、料位、分界面檢測(cè)的不同方法3 檢測(cè)儀表 33.4.13.4.1概述概述 物位物

2、位在容器中液體介質(zhì)的高低叫在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位液位容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位料位兩種密度不同的液體介質(zhì)分界面的高低（界位）叫兩種密度不同的液體介質(zhì)分界面的高低（界位）叫界面界面 物位計(jì)物位計(jì) 測(cè)量液位的儀表叫測(cè)量液位的儀表叫液位計(jì)液位計(jì)，測(cè)量料位的儀表叫，測(cè)量料位的儀表叫料位計(jì)料位計(jì)，測(cè)量分界面的高低（界位）的儀表叫測(cè)量分界面的高低（界位）的儀表叫界面計(jì)界面計(jì)。上述三種。上述三種儀表統(tǒng)稱為物位計(jì)。儀表統(tǒng)稱為物位計(jì)。 物位檢測(cè)物位檢測(cè)實(shí)際上就是料位、液位和界面的檢測(cè)。實(shí)際上就是料位、液位和界面的檢測(cè)。 物位檢測(cè)的意義：物位檢測(cè)的意義：確定容器

3、內(nèi)儲(chǔ)存量。確定容器內(nèi)儲(chǔ)存量。通過(guò)測(cè)量達(dá)到控制物位。通過(guò)測(cè)量達(dá)到控制物位。3 檢測(cè)儀表 4 物位開(kāi)關(guān)：物位開(kāi)關(guān)：在物位檢測(cè)中，有時(shí)不需要對(duì)在物位檢測(cè)中，有時(shí)不需要對(duì)物位進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，只需要測(cè)量物位是否物位進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，只需要測(cè)量物位是否達(dá)到上限、下限或某個(gè)特定的位置，這種達(dá)到上限、下限或某個(gè)特定的位置，這種定點(diǎn)測(cè)量定點(diǎn)測(cè)量用的儀表被稱為物位開(kāi)關(guān)。用的儀表被稱為物位開(kāi)關(guān)。 一般用來(lái)監(jiān)視、報(bào)警、輸出控制信號(hào)。一般用來(lái)監(jiān)視、報(bào)警、輸出控制信號(hào)。3 檢測(cè)儀表 5常用的物位檢測(cè)方法常用的物位檢測(cè)方法 ：物位物位檢測(cè)總體上可分檢測(cè)總體上可分直接檢測(cè)直接檢測(cè)和和間接檢測(cè)間接檢測(cè)兩種方法兩種方法 直接測(cè)量法直接

4、測(cè)量法 直接測(cè)量是一種最為簡(jiǎn)單、直觀的測(cè)量方法，直接測(cè)量是一種最為簡(jiǎn)單、直觀的測(cè)量方法，它是它是利用連通器的原理，將容器中的液體引入帶利用連通器的原理，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。有標(biāo)尺的觀察管中，通過(guò)標(biāo)尺讀出液位高度。下下圖所示的是玻璃管液位計(jì)。圖所示的是玻璃管液位計(jì)。 3 檢測(cè)儀表 6間接檢測(cè)間接檢測(cè) 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)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)化為其它相關(guān)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，如：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： 靜壓式物位計(jì)靜壓式物位計(jì) 浮力式物位計(jì)浮力式物位計(jì) ：恒浮力法和變浮力

5、法：恒浮力法和變浮力法 電氣式物位計(jì)電氣式物位計(jì) 聲學(xué)式物位計(jì)聲學(xué)式物位計(jì) 射線式物位計(jì)射線式物位計(jì) 另外還有：另外還有：光學(xué)式、微波式、光學(xué)式、微波式、 激光式、激光式、 光纖維式光纖維式等等。等等。 3 檢測(cè)儀表 7 檢測(cè)原理檢測(cè)原理 : 基于力學(xué)原理基于力學(xué)原理 基于相對(duì)變化原理基于相對(duì)變化原理 基于某強(qiáng)度性物理量隨物位的升高而增加原理基于某強(qiáng)度性物理量隨物位的升高而增加原理 3 檢測(cè)儀表 83.4.2 靜壓式液位計(jì)靜壓式液位計(jì) 1.檢測(cè)原理檢測(cè)原理 容器中某點(diǎn)的靜壓力和容器內(nèi)物位的高度有關(guān)：容器中某點(diǎn)的靜壓力和容器內(nèi)物位的高度有關(guān)：為介質(zhì)密度，為介質(zhì)密度，H H為液柱高度為液柱高度gH

6、pppgHppABABAB3 檢測(cè)儀表 9若若液體上方的自由空間液體上方的自由空間為大氣為大氣壓力壓力p p0 0, ,則根據(jù)則根據(jù)靜力學(xué)原理，有靜力學(xué)原理，有因此要知道液位，需要測(cè)出壓力容器下部某些因此要知道液位，需要測(cè)出壓力容器下部某些與上部自由空間之間的壓力差與上部自由空間之間的壓力差( (或壓力或壓力) )。為此。為此要用差壓要用差壓( (或壓力或壓力) )傳感器。傳感器。gHppB0gpgppHB0AB3 檢測(cè)儀表 10靜壓式液位計(jì)靜壓式液位計(jì)靜靜 壓壓 式式 液液 位位 變變 送送 器器3 檢測(cè)儀表 112.實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法測(cè)量測(cè)量開(kāi)口容器開(kāi)口容器液位高度的三種壓力式液位計(jì)。液位高

7、度的三種壓力式液位計(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) （單法蘭式液位變送器）（單法蘭式液位變送器）3 檢測(cè)儀表 122.實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法(d)(d)差壓液位變送器原理圖差壓液位變送器原理圖（雙法蘭式液位變送器）（雙法蘭式液位變送器）對(duì)于對(duì)于密閉容器密閉容器中的液位測(cè)量，除可應(yīng)用上述三種液中的液位測(cè)量，除可應(yīng)用上述三種液位計(jì)外，還可用位計(jì)外，還可用差壓法差壓法進(jìn)行測(cè)量，它可在測(cè)量過(guò)程進(jìn)行測(cè)量，它可在測(cè)量過(guò)程中消除液面上部氣壓及氣壓波動(dòng)對(duì)示值的影響，下中消除液面上部氣壓及氣壓波動(dòng)對(duì)示值的影響，下圖示出差壓式液位計(jì)測(cè)量原理。

8、圖示出差壓式液位計(jì)測(cè)量原理。3 檢測(cè)儀表 13法蘭式差壓變送器測(cè)量液位示意圖法蘭式差壓變送器測(cè)量液位示意圖11法蘭式測(cè)量頭；法蘭式測(cè)量頭；22毛細(xì)管；毛細(xì)管；33變送器變送器 為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時(shí)引壓管線被腐蝕、被黏度大、易凝固等液體液位時(shí)引壓管線被腐蝕、被堵塞的問(wèn)題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管入口處加隔離膜盒的堵塞的問(wèn)題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器，如下圖所示。法蘭式差壓變送器，如下圖所示。 3 檢測(cè)儀表 143. 量程遷移和零點(diǎn)遷移量程遷移和零點(diǎn)遷移 零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移 量程遷移量程遷移3 檢測(cè)儀

9、表 153.量程遷移與零點(diǎn)遷移量程遷移與零點(diǎn)遷移 (1)(1)無(wú)遷移無(wú)遷移: :取壓點(diǎn)與液位零面在同一水平面取壓點(diǎn)與液位零面在同一水平面差壓傳感器測(cè)量液差壓傳感器測(cè)量液位原理圖位原理圖 pA h p1 p2 + - 液位零面 設(shè)被測(cè)介質(zhì)的密度為設(shè)被測(cè)介質(zhì)的密度為，容器頂部氣容器頂部氣相壓力為相壓力為pA，pB是液位零面的壓力，是液位零面的壓力， p1 、p2是取壓口的壓力，根據(jù)靜力學(xué)原是取壓口的壓力，根據(jù)靜力學(xué)原理可得理可得21,AAppppgh因此，差壓變送器正負(fù)壓室的壓力差為因此，差壓變送器正負(fù)壓室的壓力差為12pppgh 液位測(cè)量液位測(cè)量問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為差壓測(cè)量差壓測(cè)量問(wèn)題了。問(wèn)

10、題了。3 檢測(cè)儀表 16差壓傳感器測(cè)量液差壓傳感器測(cè)量液位原理圖位原理圖 pA h p1 p2 + - 液位零面 但是，當(dāng)液位零面與檢測(cè)儀但是，當(dāng)液位零面與檢測(cè)儀表的取壓口不在同一水平高表的取壓口不在同一水平高度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生附加的靜壓誤度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生附加的靜壓誤差。這就需要調(diào)整變送器的差。這就需要調(diào)整變送器的零點(diǎn)，使其在只受到附加靜零點(diǎn)，使其在只受到附加靜壓時(shí)輸出為零，該方法稱為壓時(shí)輸出為零，該方法稱為“量程遷移量程遷移”，實(shí)質(zhì)上是，實(shí)質(zhì)上是“零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移”。3.量程遷移與零點(diǎn)遷移量程遷移與零點(diǎn)遷移 (1)(1)無(wú)遷移無(wú)遷移: :取壓點(diǎn)與液位零面在同一水平面取壓點(diǎn)與液位零面在同一水平面3 檢測(cè)

11、儀表 17 h1 1 pA h p1 p2 h0 + - 1 液位測(cè)量的負(fù)遷移液位測(cè)量的負(fù)遷移差壓變送器的正、負(fù)壓差壓變送器的正、負(fù)壓室之間就需要裝隔離罐，室之間就需要裝隔離罐，如果隔離液的密度為如果隔離液的密度為1 (1 )，則則12101()pppghg hh (2)(2)負(fù)遷移負(fù)遷移: :介質(zhì)有腐蝕性時(shí)介質(zhì)有腐蝕性時(shí)211101AApphgpphghg因?yàn)椋阂驗(yàn)椋核裕核裕? 檢測(cè)儀表 18當(dāng)當(dāng)h=0h=0時(shí)，時(shí)，P=P=（h h0 0- h- h1 1）1 1g0g0，所以稱為，所以稱為負(fù)遷移負(fù)遷移; ;它作用在負(fù)壓室上。它作用在負(fù)壓室上。11012()pppghg hh 10112

12、()pppghg hh 將上式變?yōu)椋簩⑸鲜阶優(yōu)椋簽榱耸挂何坏臐M量程和起始值仍能與差壓變送器為了使液位的滿量程和起始值仍能與差壓變送器的輸出上限和下限相對(duì)應(yīng)，就必須克服固定差壓的輸出上限和下限相對(duì)應(yīng)，就必須克服固定差壓1 1g g（h h1 1 -h h0 0）的影響，采用零點(diǎn)遷移就可實(shí)現(xiàn)。）的影響，采用零點(diǎn)遷移就可實(shí)現(xiàn)。量程遷移調(diào)整后，差壓式液位計(jì)的測(cè)量范圍調(diào)整為量程遷移調(diào)整后，差壓式液位計(jì)的測(cè)量范圍調(diào)整為 - -( (h h1 1- h- h0 0) )1 1g g h hmaxmaxg-(hg-(h1 1- h- h0 0)1 1g g 遷移后，差壓式液位計(jì)的量程為：遷移后，差壓式液位計(jì)的

13、量程為：h hmaxmaxgg3 檢測(cè)儀表 19改變變送器的零點(diǎn)。改變變送器的零點(diǎn)。 同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小。于測(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小。3 檢測(cè)儀表 20 pA h p1 p2 h0 + - 液位零面 pB 液位測(cè)量的正遷移液位測(cè)量的正遷移差壓變送器上測(cè)得的差壓為差壓變送器上測(cè)得的差壓為120pppghgh (3)(3)正遷移正遷移: :取壓口低于容器底部取壓口低于容器底部2100ABApppphgph ghg因?yàn)椋阂驗(yàn)椋核裕核裕? 檢測(cè)儀表 21當(dāng)當(dāng)h=0h=0時(shí)，時(shí)，P= hP= h0 0gg

14、由于由于h h0 0gg作用在正壓室上，由于作用在正壓室上，由于ghgh0 00 0，所以稱，所以稱為為正遷移正遷移。 h h0 0gg稱之為稱之為正遷移量正遷移量。遷移后，差壓式液位計(jì)的測(cè)量范圍調(diào)整為遷移后，差壓式液位計(jì)的測(cè)量范圍調(diào)整為h h0 0gg（h h0 0g +hg +hmaxmaxgg）。）。 遷移后，差壓式液位計(jì)的量程為：遷移后，差壓式液位計(jì)的量程為：h hmaxmaxgg pA h p1 p2 h0 + - 液位零面 pB 120pppghgh 3 檢測(cè)儀表 22正負(fù)遷移示意圖正負(fù)遷移示意圖正遷移示意圖正遷移示意圖某差壓變送器的測(cè)量范圍某差壓變送器的測(cè)量范圍為為0 05000

15、5000Pa，當(dāng)壓差由，當(dāng)壓差由0 0變化到變化到50005000Pa時(shí)，變送器時(shí)，變送器的輸出將由的輸出將由4 4mA變化到變化到2020mA，這是無(wú)遷移的情況，這是無(wú)遷移的情況，如左圖中曲線如左圖中曲線a所示。所示。負(fù)遷移如曲線負(fù)遷移如曲線b所示，正遷所示，正遷移如曲線移如曲線c所示。所示。 3 檢測(cè)儀表 23例例3.6：檢測(cè)液位檢測(cè)液位 已知已知1=1200kg/m3， 2=950kg/m3，和，和h1=1.0m，h2=5.0m，液位變化范圍，液位變化范圍03m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣犬?dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s，求差壓變送器的，求差壓變送器的量程和遷移量量程和遷移量.3 檢測(cè)儀表 24利用差

16、壓式液位計(jì)測(cè)量液體的分界面，如下圖所示。利用差壓式液位計(jì)測(cè)量液體的分界面，如下圖所示。液位計(jì)正、負(fù)壓室受力情況如下：液位計(jì)正、負(fù)壓室受力情況如下： P1 = h02g +（h1+h2）1g P2=（h2+h1+h0）1g P= P1 P2 = h0 g（2 -1） 4.測(cè)量分界面測(cè)量分界面由于（由于（2 2 - -1 1）是已知的，）是已知的，所以壓差所以壓差PP與分界面高度與分界面高度h h0 0成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。3 檢測(cè)儀表 253.4.3浮力式液位計(jì)浮力式液位計(jì) 原理：原理：基于浮力原理，適用于液基于浮力原理，適用于液 位的檢測(cè)。位的檢測(cè)。 浮力式物位檢測(cè)有兩種方法：浮力式

17、物位檢測(cè)有兩種方法：恒浮力式恒浮力式變浮力式變浮力式磁浮子液位計(jì)磁浮子液位計(jì)3 檢測(cè)儀表 26鋼帶浮子式液位計(jì)鋼帶浮子式液位計(jì)恒浮力式恒浮力式右圖為直讀式鋼帶浮右圖為直讀式鋼帶浮子式液位計(jì)，這是一子式液位計(jì)，這是一種最簡(jiǎn)單的液位計(jì)，種最簡(jiǎn)單的液位計(jì)，一般只能就地顯示。一般只能就地顯示。GW吃水線在浮子中央時(shí)，吃水線在浮子中央時(shí)，gVWG213 檢測(cè)儀表 27浮筒式液位計(jì)浮筒式液位計(jì)變浮力式變浮力式 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：如圖如圖 原理：原理：當(dāng)被測(cè)液面位置變化當(dāng)被測(cè)液面位置變化時(shí)，浮筒浸沒(méi)體積變化，所時(shí)，浮筒浸沒(méi)體積變化，所受浮力也變化，通過(guò)測(cè)量浮受浮力也變化，通過(guò)測(cè)量浮力變化確定出液位的變化量。力變化

18、確定出液位的變化量。彈簧彈簧差動(dòng)差動(dòng)變壓器變壓器浮筒浮筒3 檢測(cè)儀表 28 當(dāng)液位變化使浮筒的一部分當(dāng)液位變化使浮筒的一部分被液位浸泡時(shí)，由于受到液被液位浸泡時(shí)，由于受到液位的浮力作用而使浮筒向上位的浮力作用而使浮筒向上移動(dòng)，平衡時(shí)壓縮彈簧的彈移動(dòng)，平衡時(shí)壓縮彈簧的彈力與浮筒浮力及重力力與浮筒浮力及重力G平衡。平衡。即即 gAxkhHgAhxkgAhmgxxk)(0當(dāng)當(dāng)h h0 0時(shí)，浮筒的重量與彈簧的作用力相平衡。時(shí)，浮筒的重量與彈簧的作用力相平衡。0kxmg 液位高度變化與浮筒位移成正比。液位高度變化與浮筒位移成正比。彈簧彈簧差動(dòng)差動(dòng)變壓器變壓器浮筒浮筒3 檢測(cè)儀表 293.4.4電容式物

19、位計(jì)電容式物位計(jì)1.原理：原理：物位的變化變換為電容量的變化；物位的變化變換為電容量的變化； 檢測(cè)元件檢測(cè)元件常為一個(gè)圓筒式的電容器。常為一個(gè)圓筒式的電容器。由兩個(gè)長(zhǎng)度為由兩個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)，半徑分別為，半徑分別為R和和r的圓筒形金屬導(dǎo)體中間隔以絕緣物的圓筒形金屬導(dǎo)體中間隔以絕緣物質(zhì)構(gòu)成圓筒形電容器。質(zhì)構(gòu)成圓筒形電容器。3 檢測(cè)儀表 30 當(dāng)兩圓筒中間所充介質(zhì)介電常數(shù)為當(dāng)兩圓筒中間所充介質(zhì)介電常數(shù)為0 0的氣體時(shí)，的氣體時(shí)，則該圓筒間的電容量為：則該圓筒間的電容量為：rRLCln200當(dāng)當(dāng) R 和和 r 一定時(shí)，電容量的大小與一定時(shí)，電容量的大小與極板的長(zhǎng)度極板的長(zhǎng)度 L 和介質(zhì)的介電常數(shù)和介質(zhì)的介

20、電常數(shù)0的的乘積成比例。乘積成比例。3 檢測(cè)儀表 31dDLCln200dDHLdDHCCCln2ln2021非導(dǎo)電介質(zhì)的非導(dǎo)電介質(zhì)的液位測(cè)量液位測(cè)量11內(nèi)電極；內(nèi)電極；22外電極；外電極；33絕緣套；絕緣套；44流通小孔流通小孔當(dāng)液位為零時(shí)，儀表調(diào)整零點(diǎn)，其零點(diǎn)的電容為當(dāng)液位為零時(shí)，儀表調(diào)整零點(diǎn)，其零點(diǎn)的電容為 HKdDHCCCiXln200（1 1）非導(dǎo)電介質(zhì)非導(dǎo)電介質(zhì)液位測(cè)量液位測(cè)量當(dāng)液位上升為當(dāng)液位上升為H H時(shí)，電容量變?yōu)闀r(shí)，電容量變?yōu)殡娙萘康淖兓癁殡娙萘康淖兓癁镃1CC23 檢測(cè)儀表 32 電容量的變化與液位高度電容量的變化與液位高度H H成正比。該法成正比。該法是利用被測(cè)介質(zhì)的介

21、電系數(shù)是利用被測(cè)介質(zhì)的介電系數(shù)與空氣介電系與空氣介電系數(shù)數(shù)0 0不等的原理進(jìn)行工作，（不等的原理進(jìn)行工作，（- -0 0）值越）值越大，儀表越靈敏。電容器兩極間的距離越小，大，儀表越靈敏。電容器兩極間的距離越小，儀表越靈敏。儀表越靈敏。 HKdDHCCCiXln2003 檢測(cè)儀表 33結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：一根電極作為電容一根電極作為電容器的內(nèi)電極，一般用紫銅器的內(nèi)電極，一般用紫銅或不銹鋼，外套聚四氟乙或不銹鋼，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作為絕烯塑料管或涂搪瓷作為絕緣層，而導(dǎo)電液體和容器緣層，而導(dǎo)電液體和容器壁構(gòu)成電容器的外電極。壁構(gòu)成電容器的外電極。 1-1-內(nèi)電極；內(nèi)電極；2-2-絕緣套絕緣套（2

22、 2）導(dǎo)電介質(zhì)導(dǎo)電介質(zhì)液位測(cè)量液位測(cè)量3 檢測(cè)儀表 34 1-內(nèi)電極；2-絕緣套等效電路等效電路C11CC2C123 檢測(cè)儀表 353.3.料位的檢測(cè)料位的檢測(cè)用電容法可以測(cè)量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。用電容法可以測(cè)量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。由于固體間磨損較大，容易由于固體間磨損較大，容易“滯留滯留”，產(chǎn)生虛假料，產(chǎn)生虛假料位，因此一般不使用雙層電極，而是只用一根電極位，因此一般不使用雙層電極，而是只用一根電極棒。該電極棒及容器壁組成電容器的兩極來(lái)棒。該電極棒及容器壁組成電容器的兩極來(lái)測(cè)量非測(cè)量非導(dǎo)電固體料位導(dǎo)電固體料位。dDHCXln2011金屬電極棒；金屬電極棒；22容器壁容器壁左圖

23、所示為用金屬電極棒插入容器來(lái)測(cè)左圖所示為用金屬電極棒插入容器來(lái)測(cè)量料位的示意圖。量料位的示意圖。 電容量變化與料位升降的關(guān)系為電容量變化與料位升降的關(guān)系為料位檢測(cè)料位檢測(cè)3 檢測(cè)儀表 36 電容式料位計(jì)在測(cè)量時(shí)，物料的溫度、濕度、密電容式料位計(jì)在測(cè)量時(shí)，物料的溫度、濕度、密度變化或摻有雜質(zhì)時(shí)，度變化或摻有雜質(zhì)時(shí)，會(huì)引起介電常數(shù)變化會(huì)引起介電常數(shù)變化，產(chǎn)，產(chǎn)生測(cè)量誤差。生測(cè)量誤差。 為了消除這一介質(zhì)因素引起的測(cè)量誤差，一般將為了消除這一介質(zhì)因素引起的測(cè)量誤差，一般將一根輔助電極始終埋入被測(cè)物料中。輔助電極與一根輔助電極始終埋入被測(cè)物料中。輔助電極與測(cè)量電極測(cè)量電極( (也稱主電極也稱主電極) )

24、可以同軸，也可以不同軸。可以同軸，也可以不同軸。1-金屬電容； 2-測(cè)量電極；3-輔助電極； 4-絕緣套3 檢測(cè)儀表 37 設(shè)輔助電極長(zhǎng)設(shè)輔助電極長(zhǎng)L L，它相對(duì)于料位為零時(shí)的電容變化量，它相對(duì)于料位為零時(shí)的電容變化量C CL L為為 ： 主電極的電容變化量為主電極的電容變化量為C CH H為為: : dDHCHln20LHCCLH所以dDLCLln20由于由于L是常數(shù)，因此料位變化僅是常數(shù)，因此料位變化僅與兩個(gè)電容變化量之比有關(guān)，與兩個(gè)電容變化量之比有關(guān)，而介質(zhì)因素波動(dòng)所引起的電容而介質(zhì)因素波動(dòng)所引起的電容變化對(duì)主電極與輔助電極是相變化對(duì)主電極與輔助電極是相同的，相比時(shí)被抵消掉，從而同的，相

25、比時(shí)被抵消掉，從而起到誤差補(bǔ)償作用。起到誤差補(bǔ)償作用。 3 檢測(cè)儀表 38 電容物位計(jì)的傳感部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。電容物位計(jì)的傳感部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。 需借助較復(fù)雜的電子線路。需借助較復(fù)雜的電子線路。 應(yīng)注意介質(zhì)濃度、溫度變化時(shí)，其介電系應(yīng)注意介質(zhì)濃度、溫度變化時(shí)，其介電系數(shù)也要發(fā)生變化這種情況。數(shù)也要發(fā)生變化這種情況。3 檢測(cè)儀表 39 小結(jié)：小結(jié)： 電容式物位檢測(cè)方法最主要要考慮溫度對(duì)介電常電容式物位檢測(cè)方法最主要要考慮溫度對(duì)介電常數(shù)的變化的影響；數(shù)的變化的影響； 其次是物位相對(duì)電容器的電容量變化值很小，往其次是物位相對(duì)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

26、，電容往只是幾微法至幾百微法，易受干擾影響，電容測(cè)量比較困難。測(cè)量比較困難。電容式料位計(jì)電容式料位計(jì)電容式液位計(jì)電容式液位計(jì)3 檢測(cè)儀表 40（1）次聲波）次聲波 次聲波是頻率低于次聲波是頻率低于2020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，78Hz78Hz的次聲波會(huì)引起人的次聲波會(huì)引起人的恐怖感，動(dòng)作不協(xié)調(diào)，甚至導(dǎo)致心臟停止跳動(dòng)。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.聲波的分類(lèi)次聲波次聲波可聞聲波可聞聲波超聲波超聲波3.4.5超聲波物位計(jì)超聲波物位計(jì)3 檢測(cè)儀表 41（2）可聞聲波）可聞聲波頻率在頻率在1620KHz1620

27、KHz之間，能為人耳所聞的機(jī)械波，稱之間，能為人耳所聞的機(jī)械波，稱為聲波。為聲波。3 檢測(cè)儀表 42（3）超聲波）超聲波蝙蝠能發(fā)出蝙蝠能發(fā)出和聽(tīng)見(jiàn)超聲和聽(tīng)見(jiàn)超聲波。波。高于高于20KHz20KHz的的機(jī)械波，稱機(jī)械波，稱為超聲波。為超聲波。3 檢測(cè)儀表 43超聲波指向性很好，能量集中，因此穿透本領(lǐng)超聲波指向性很好，能量集中，因此穿透本領(lǐng)大，能穿透幾米厚的鋼板，而能量損失不大。大，能穿透幾米厚的鋼板，而能量損失不大。超聲波的頻率越高，其聲場(chǎng)指向性就愈好。超聲波的頻率越高，其聲場(chǎng)指向性就愈好。當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播時(shí)（例當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播時(shí)（例如鋼板與空氣的交界面），在

28、兩種密度不同、如鋼板與空氣的交界面），在兩種密度不同、聲速不同的介質(zhì)的分界面，將產(chǎn)生明顯的反射聲速不同的介質(zhì)的分界面，將產(chǎn)生明顯的反射和折射。和折射。當(dāng)聲波從氣體傳播到液體或固態(tài)，或者相反的當(dāng)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(zhì)的密度相差懸殊，聲波情況下，由于兩種介質(zhì)的密度相差懸殊，聲波幾乎全部被反射。幾乎全部被反射。2.超聲波物理基礎(chǔ) 3 檢測(cè)儀表 443. 超聲波傳感器（換能器） 超聲波換能器又稱超聲波探頭。超聲波換能器的工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)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

29、主要采用壓電式。技術(shù)中主要采用壓電式。 超聲波探頭分為直探頭、斜探頭、雙探頭、表面波超聲波探頭分為直探頭、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、空探頭、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。氣傳導(dǎo)探頭以及其他專用探頭等。 3 檢測(cè)儀表 45各種接觸式斜探頭常用頻率范圍：常用頻率范圍：1-5MHz1-5MHz3 檢測(cè)儀表 46超聲波探頭中的壓電陶瓷芯片 將數(shù)百伏的超聲電脈沖加到壓電晶片上，利用將數(shù)百伏的超聲電脈沖加到壓電晶片上，利用逆壓電效應(yīng)，使晶片發(fā)射出持續(xù)時(shí)間很短的超聲振逆壓電效應(yīng)，使晶片發(fā)射出持續(xù)時(shí)間很短的超聲振動(dòng)波。當(dāng)超聲波

30、經(jīng)被測(cè)物反射回到壓電晶片時(shí)，利動(dòng)波。當(dāng)超聲波經(jīng)被測(cè)物反射回到壓電晶片時(shí)，利用壓電效應(yīng)，將機(jī)械振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成同頻率的交變電用壓電效應(yīng)，將機(jī)械振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成同頻率的交變電荷和電壓。荷和電壓。3 檢測(cè)儀表 47空氣超聲探頭3 檢測(cè)儀表 48空氣超聲探頭外形3 檢測(cè)儀表 49空氣超聲探頭外形3 檢測(cè)儀表 50 超聲波物位檢測(cè)的基本原理就是根據(jù)聲波在超聲波物位檢測(cè)的基本原理就是根據(jù)聲波在介質(zhì)中傳播特性進(jìn)行的。介質(zhì)中傳播特性進(jìn)行的。 超聲波在空氣中傳播速度較慢，為超聲波在空氣中傳播速度較慢，為340m/s，這一特點(diǎn)使得超聲波應(yīng)用變得非常簡(jiǎn)單，可以通這一特點(diǎn)使得超聲波應(yīng)用變得非常簡(jiǎn)單，可以通過(guò)測(cè)量波的傳播時(shí)間，

31、測(cè)量距離、厚度等。過(guò)測(cè)量波的傳播時(shí)間，測(cè)量距離、厚度等。4.4.超聲波超聲波物位檢測(cè)的基本原理物位檢測(cè)的基本原理3 檢測(cè)儀表 51超聲波的接收和發(fā)射：超聲波的接收和發(fā)射：超聲波的接收和發(fā)射基于壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。超聲波的接收和發(fā)射基于壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。用作超聲波發(fā)射和接受的壓電晶體稱為用作超聲波發(fā)射和接受的壓電晶體稱為換能器。換能器。單探頭液位計(jì)使用一個(gè)換能器，由控制電路控制它單探頭液位計(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。分時(shí)交替作發(fā)射器與接收器。雙探頭式則使用兩個(gè)換能器分別作發(fā)射器和接收器，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，需要有兩根金屬

32、棒或金屬管分別作發(fā)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道。射波與接收波的傳輸管道。3 檢測(cè)儀表 52超聲波的發(fā)射和接收通常是由超聲波換能器超聲波的發(fā)射和接收通常是由超聲波換能器實(shí)現(xiàn)；實(shí)現(xiàn)；目前最廣泛的超聲波換能器是電目前最廣泛的超聲波換能器是電聲換能器，聲換能器，壓電晶體換能器就是常用的換能器之一。壓電晶體換能器就是常用的換能器之一。因此，在容器底部或頂部安裝超聲波發(fā)射器因此，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。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，測(cè)出超聲波從發(fā)射到接收并由接收器接收，測(cè)出超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)

33、間差，便可測(cè)出液位高低。的時(shí)間差，便可測(cè)出液位高低。模型演示模型演示3 檢測(cè)儀表 535 5、測(cè)量液位和物位、測(cè)量液位和物位 在液罐上方安裝空氣在液罐上方安裝空氣傳導(dǎo)型超聲發(fā)射器和接收傳導(dǎo)型超聲發(fā)射器和接收器，根據(jù)超聲波的往返時(shí)器，根據(jù)超聲波的往返時(shí)間，就可測(cè)得液體的液面。間，就可測(cè)得液體的液面。 3 檢測(cè)儀表 54 超聲波液位計(jì)按傳聲介質(zhì)不同，可分為超聲波液位計(jì)按傳聲介質(zhì)不同，可分為氣介氣介式、液介式和固介式式、液介式和固介式三種；三種； 按探頭的工作方式可分為自發(fā)自收的按探頭的工作方式可分為自發(fā)自收的單探頭單探頭方式方式和收發(fā)分開(kāi)的和收發(fā)分開(kāi)的雙探頭方式雙探頭方式。 相互組合可以得到六種液

34、位計(jì)的方案。相互組合可以得到六種液位計(jì)的方案。3 檢測(cè)儀表 55(a)(a)氣介式氣介式 (b)(b)液介式液介式 (c)(c)固介式固介式單探頭超聲波液位計(jì)單探頭超聲波液位計(jì) 超聲波傳播距離為超聲波傳播距離為L(zhǎng)，波的傳播速度為，波的傳播速度為v，傳播時(shí)間為傳播時(shí)間為t ，則：，則：vtL21對(duì)于一定的氣體來(lái)說(shuō)，對(duì)于一定的氣體來(lái)說(shuō)，v v是已知的，因此，可以用測(cè)時(shí)間是已知的，因此，可以用測(cè)時(shí)間的方法確定出物位的高度。的方法確定出物位的高度。3 檢測(cè)儀表 56s sh h2a2ah h2a2as s超聲波在液體中傳超聲波在液體中傳播測(cè)量播測(cè)量超聲波在空氣中傳超聲波在空氣中傳播測(cè)量播測(cè)量雙換能器雙

35、換能器 經(jīng)過(guò)的路程：經(jīng)過(guò)的路程： 2S = vt2S = vt v v：超聲波在介：超聲波在介質(zhì)中傳播速度質(zhì)中傳播速度雙探頭方式雙探頭方式3 檢測(cè)儀表 57超聲波液位測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)：超聲波液位測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)：u與介質(zhì)不接觸，無(wú)可動(dòng)部件，電子元件只以聲與介質(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)；頻振動(dòng)，振幅小，儀器壽命長(zhǎng)；u超聲波傳播速度比較穩(wěn)定，光線、介質(zhì)粘度、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，因此適用于有毒、腐蝕性或高粘度乎無(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)量

36、；等特殊場(chǎng)合的液位測(cè)量；u不僅可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量，還能方便地不僅可進(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)；提供遙測(cè)或遙控信號(hào)；u能測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)或有傾斜晃動(dòng)的液體的液位，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。如置于汽車(chē)、飛機(jī)、輪船中的液位。 3 檢測(cè)儀表 58超聲波液位測(cè)量的缺點(diǎn)：超聲波液位測(cè)量的缺點(diǎn)：u超聲波儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)昂貴；超聲波儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格相對(duì)昂貴；u有些物質(zhì)對(duì)超聲波有強(qiáng)烈吸收作用，選用測(cè)量有些物質(zhì)對(duì)超聲波有強(qiáng)烈吸收作用，選用測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器時(shí)要充分考慮液位測(cè)量的具體方法和測(cè)量?jī)x器時(shí)要充分考慮液位測(cè)量的具體情況和條件；

37、情況和條件；u當(dāng)超聲波傳播介質(zhì)溫度或密度發(fā)生變化，聲速當(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)生變化，對(duì)此超聲波液位計(jì)應(yīng)有相應(yīng)的也將發(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。補(bǔ)償措施，否則嚴(yán)重影響測(cè)量精度。3 檢測(cè)儀表 59超聲波傳播速度的補(bǔ)償方法有：超聲波傳播速度的補(bǔ)償方法有： 溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償 設(shè)置校正具設(shè)置校正具超聲液位（物位）計(jì)超聲液位（物位）計(jì)3 檢測(cè)儀表 60超聲波測(cè)量液位和物位 喇叭形喇叭形 超聲發(fā)生器超聲發(fā)生器3 檢測(cè)儀表 613.4.6其它物位計(jì)其它物位計(jì) 1.射線式物位計(jì)射線式物位計(jì) （核輻射物位計(jì)核輻射物位計(jì)）(1) 檢測(cè)原理檢測(cè)原理 射線

38、的透射強(qiáng)度隨著射線的透射強(qiáng)度隨著，具體關(guān)系見(jiàn)式，具體關(guān)系見(jiàn)式 介質(zhì)對(duì)射線的吸收系數(shù)，不同的材料有介質(zhì)對(duì)射線的吸收系數(shù)，不同的材料有不同的吸收系數(shù)，一般固態(tài)最大，液體其次，不同的吸收系數(shù)，一般固態(tài)最大，液體其次，氣體最小。氣體最小。HeII0IIHlnln103 檢測(cè)儀表 62(2) 檢測(cè)系統(tǒng)組成檢測(cè)系統(tǒng)組成 射線源射線源 探測(cè)器探測(cè)器 電子線路電子線路 射線料位計(jì)射線料位計(jì)核輻射物位計(jì)示意圖核輻射物位計(jì)示意圖11輻射源；輻射源；22探測(cè)器探測(cè)器電子線路3 檢測(cè)儀表 63(3)(3)實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法 放射源可以是一個(gè)點(diǎn)源，也可以做成線源，接放射源可以是一個(gè)點(diǎn)源，也可以做成線源，接收器同樣可以是單

39、點(diǎn)或是線狀的。因此用放射收器同樣可以是單點(diǎn)或是線狀的。因此用放射線進(jìn)行物位檢測(cè)有多種方式，常用的如圖所示。線進(jìn)行物位檢測(cè)有多種方式，常用的如圖所示。模型演示模型演示3 檢測(cè)儀表 64(4) (4) 特點(diǎn)特點(diǎn)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)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；發(fā)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，因此能實(shí)現(xiàn)完全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。非接觸測(cè)量。適用于高溫、高壓容器、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸適用于高溫、高壓容器、強(qiáng)腐蝕、劇

40、毒、有爆炸性、黏滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測(cè)量，性、黏滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測(cè)量，還可以測(cè)量高溫融熔金屬的液位。還可以測(cè)量高溫融熔金屬的液位。但由于放射線對(duì)人體有害，使用范圍受到一些限但由于放射線對(duì)人體有害，使用范圍受到一些限制。制。3 檢測(cè)儀表 652.微波物位計(jì)微波物位計(jì) 微波：微波：是波長(zhǎng)為是波長(zhǎng)為1 mm1 m的電磁波，可分三的電磁波，可分三個(gè)波段：個(gè)波段： 分米波、厘米波、毫米波。分米波、厘米波、毫米波。 微波既具有電磁波的性質(zhì)，又不同于普通無(wú)線微波既具有電磁波的性質(zhì)，又不同于普通無(wú)線電波和光波的性質(zhì)，是一種相對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電電波和光波的性質(zhì)，是一種相對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電

41、磁波。磁波。 微波的特點(diǎn)微波的特點(diǎn): (1)(1)在各種障礙物上能產(chǎn)生良好的反射，具有良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；好的定向輻射性能； (2)(2)在傳輸過(guò)程中受到粉塵、煙霧、火焰及強(qiáng)光在傳輸過(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。的影響小，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。3 檢測(cè)儀表 662.微波物位計(jì)微波物位計(jì) 微波物位計(jì)又稱微波物位計(jì)又稱雷達(dá)物位儀雷達(dá)物位儀。 微波物位計(jì)運(yùn)用了微波的特性，在一定條件下，微波物位計(jì)運(yùn)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(guò)測(cè)量微波微波傳播速度是一定的，所以可以通過(guò)測(cè)量微波從傳感器傳播至物

42、料表面并返回到傳感器所用的從傳感器傳播至物料表面并返回到傳感器所用的時(shí)間來(lái)計(jì)算出所測(cè)量的物位。時(shí)間來(lái)計(jì)算出所測(cè)量的物位。雷達(dá)液位計(jì)雷達(dá)液位計(jì)3 檢測(cè)儀表 67微波液位傳感器微波液位傳感器 微波液位計(jì)微波液位計(jì) 3 檢測(cè)儀表 68微微 波波 超超 聲聲 波波波類(lèi)型波類(lèi)型電磁波電磁波機(jī)械波機(jī)械波反射特性反射特性在不同介電常數(shù)的界面上反射在不同介電常數(shù)的界面上反射在不同聲阻抗的界面上反射在不同聲阻抗的界面上反射壓力影響壓力影響微不足道微不足道很小很小溫度影響溫度影響微不足道微不足道需溫度補(bǔ)償需溫度補(bǔ)償傳播速度傳播速度約約 （真空中）（真空中） （空氣中，（空氣中，2020）測(cè)量盲區(qū)測(cè)量盲區(qū)到天線頂端

43、到天線頂端離輻射面離輻射面250250動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)高達(dá)150dB150dB高達(dá)高達(dá)100dB100dB傳播環(huán)境傳播環(huán)境很少受氣相環(huán)境影響很少受氣相環(huán)境影響要求均一的氣體環(huán)境要求均一的氣體環(huán)境sm/1038sm/344微波物位計(jì)和超聲波物位計(jì)的主要差別的比較微波物位計(jì)和超聲波物位計(jì)的主要差別的比較 3 檢測(cè)儀表 69 微波物位計(jì)有以下主要特點(diǎn)微波物位計(jì)有以下主要特點(diǎn) ： 測(cè)量準(zhǔn)確測(cè)量準(zhǔn)確 可靠性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)可靠性強(qiáng)、壽命長(zhǎng) 幾乎可以測(cè)量所有介質(zhì)幾乎可以測(cè)量所有介質(zhì) 安全節(jié)能安全節(jié)能 3 檢測(cè)儀表 703. 熱電法熱電法 熱電法采用熱電熱電法采用熱電偶測(cè)量溫度場(chǎng)，右圖偶測(cè)量溫度場(chǎng)，右圖為熱電

44、偶測(cè)量高溫金為熱電偶測(cè)量高溫金屬熔液液位原理圖。屬熔液液位原理圖。 圖中圖中:a-:a-容器壁；容器壁；b-b-凝凝固金屬固金屬 ；c-c-鋼水；鋼水；d-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3 檢測(cè)儀表 71 在容器壁上選定在容器壁上選定一系列測(cè)量點(diǎn)，裝上一系列測(cè)量點(diǎn)，裝上熱電偶，并將各測(cè)點(diǎn)熱電偶，并將各測(cè)點(diǎn)上熱電偶的輸出記錄上熱電偶的輸出記錄下來(lái)，得到如圖所示下來(lái)，得到如圖所示的溫度的溫度- -電勢(shì)分布曲電勢(shì)分布曲線，曲線上反映出第線，曲線上反映出第7 7個(gè)和第個(gè)和第8 8個(gè)測(cè)點(diǎn)之間個(gè)測(cè)點(diǎn)之間產(chǎn)生了溫度突變，因產(chǎn)生了溫度突變，因此液面就在第此

45、液面就在第7 7與第與第8 8測(cè)點(diǎn)之間。測(cè)點(diǎn)之間。 溫度溫度-電勢(shì)分布圖電勢(shì)分布圖 3 檢測(cè)儀表 72特點(diǎn)：特點(diǎn)： 熱電偶測(cè)液位只是一個(gè)較為粗略的測(cè)量方法，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；精度一般不高；而且精度與熱電偶分布、安裝情而且精度與熱電偶分布、安裝情況有關(guān)。況有關(guān)。 適當(dāng)減小各熱電偶的間距、增加測(cè)量點(diǎn)，則適當(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)量的分辨力和測(cè)量精度?？商岣呓饘僖何粶y(cè)量的分辨力和測(cè)量精度。 這種測(cè)量方法雖然精度不高，但很可靠；在這種測(cè)量方法雖然精度不高，但很可靠；在連鑄機(jī)結(jié)晶過(guò)程等應(yīng)用場(chǎng)合中，仍是一種很實(shí)用連鑄機(jī)結(jié)晶過(guò)程等應(yīng)用場(chǎng)合中，仍

46、是一種很實(shí)用的液位檢測(cè)控制方法。的液位檢測(cè)控制方法。 3 檢測(cè)儀表 73 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)控定點(diǎn)檢測(cè)控制制，不易進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。，不易進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。 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-激光發(fā)射器；激光發(fā)射器； 2-上液位接收器；上液位接收器； 3-下液位接收器下液位接收器 4.光學(xué)法光學(xué)法 3 檢測(cè)儀表 74特點(diǎn)：特點(diǎn)： 激光用于液位測(cè)量，克

47、服了普通光亮度差、方向激光用于液位測(cè)量，克服了普通光亮度差、方向性差、傳輸距離近、單色性差、易受干擾等缺點(diǎn)，性差、傳輸距離近、單色性差、易受干擾等缺點(diǎn)，使測(cè)量精度大為提高。使測(cè)量精度大為提高。 3 檢測(cè)儀表 755. 5. 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，也可進(jìn)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。行連續(xù)測(cè)量。 所謂定點(diǎn)控制所謂定點(diǎn)控制是指液位上升或下降到一定位置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)，引發(fā)報(bào)警器報(bào)警。時(shí)引起電路的接通或斷開(kāi)，引發(fā)報(bào)警器報(bào)警。3 檢測(cè)儀表 76 右圖為用于右圖為用于連續(xù)測(cè)量的連續(xù)測(cè)量的電阻式液位電阻式液位計(jì)原

48、理圖。計(jì)原理圖。1-1-電阻棒；電阻棒； 2-2-絕緣套；絕緣套；3-3-測(cè)量電橋測(cè)量電橋 電阻式液位計(jì)的原理是基于液位變化引起電極間電電阻式液位計(jì)的原理是基于液位變化引起電極間電阻變化，由電阻變化反映液位情況。阻變化，由電阻變化反映液位情況。3 檢測(cè)儀表 77 該液位計(jì)的兩根電極是由兩根材料、截面積相該液位計(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，電阻棒兩端同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)傳感器電阻為固定并與容器絕緣。整個(gè)傳感器電阻為 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，K K1 1、K K2 2均均為常數(shù)，

49、電阻大小與液位高度成正比。電阻的為常數(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。測(cè)量可用圖中的電橋電路完成。 hKKhAHAhHAR21222H H、hh電阻棒全長(zhǎng)及液位高度電阻棒全長(zhǎng)及液位高度(m)(m)；電阻棒的電阻率電阻棒的電阻率(* *m)m)；AA電阻棒截面積電阻棒截面積(m(m2 2) )。3 檢測(cè)儀表 786.6.稱重式料位計(jì)稱重式料位計(jì)一定容積的容器內(nèi)，一定容積的容器內(nèi)，物料重量與料位高度物料重量與料位高度成比例成比例，因此可用稱，因此可用稱重傳感器或測(cè)力傳感重傳感器或測(cè)力傳感器測(cè)算出料位高低。器測(cè)算出料位高低。稱稱重式料位計(jì)重式料位計(jì)1-1-支承；支承；

50、2-2-稱重傳感器稱重傳感器3 檢測(cè)儀表 797. 7. 電阻式物位計(jì)電阻式物位計(jì)電阻式物位計(jì)在料位檢測(cè)中一般用作料位的電阻式物位計(jì)在料位檢測(cè)中一般用作料位的定點(diǎn)控制定點(diǎn)控制，因此也，因此也稱作稱作電極接觸式物位計(jì)電極接觸式物位計(jì)。 測(cè)量原理示意圖：測(cè)量原理示意圖：兩支或多支用于不同位置控制的電極置于儲(chǔ)兩支或多支用于不同位置控制的電極置于儲(chǔ)料容器中作為測(cè)量電極，金屬容器壁作為另一電極。料容器中作為測(cè)量電極，金屬容器壁作為另一電極。 測(cè)量時(shí)物料上升或下降至某一位置時(shí)，即與相應(yīng)位置上的電極測(cè)量時(shí)物料上升或下降至某一位置時(shí)，即與相應(yīng)位置上的電極接通或斷開(kāi)，使該路信號(hào)發(fā)生器發(fā)出報(bào)警或控制信號(hào)。接通或斷開(kāi)，使該路信號(hào)發(fā)生器發(fā)出報(bào)警或控制信號(hào)。接觸電極式料位計(jì)在測(cè)量時(shí)要求物料接觸電極式料位計(jì)在測(cè)量時(shí)要求物料是導(dǎo)電介質(zhì)或本身雖不導(dǎo)電但含有一是導(dǎo)電介質(zhì)或本身雖不導(dǎo)電但含有一定