建筑環(huán)境測(cè)量技術(shù) 第6章 物位測(cè)量

1、1第六章第六章 物位測(cè)量物位測(cè)量 6.1 物位檢測(cè)的主要方法和分類物位檢測(cè)的主要方法和分類6.2 靜壓式靜壓式物位檢測(cè)物位檢測(cè)6.3 浮力式浮力式物位檢測(cè)物位檢測(cè)6.4 電氣式電氣式物位檢測(cè)物位檢測(cè)6.5 聲學(xué)式聲學(xué)式物位檢測(cè)物位檢測(cè)6.6 射線式射線式物位檢測(cè)物位檢測(cè)26.1 物位檢測(cè)的主要方法和分類物位檢測(cè)的主要方法和分類p 物位的定義：物位的定義：l 對(duì)于一種液體：物位對(duì)于一種液體：物位液液位，即容器中液面的高低。位，即容器中液面的高低。使用使用液位計(jì)液位計(jì)檢測(cè)。檢測(cè)。l 對(duì)于兩種液體：物位對(duì)于兩種液體：物位界界面，即兩種液體介質(zhì)的分界面，即兩種液體介質(zhì)的分界面的高低。使用面的高低。使用

2、界面計(jì)界面計(jì)檢測(cè)。檢測(cè)。l 對(duì)于固體：物位對(duì)于固體：物位料位，料位，即固體塊、散粒狀物質(zhì)的堆即固體塊、散粒狀物質(zhì)的堆積高度。使用積高度。使用料位計(jì)料位計(jì)檢測(cè)。檢測(cè)。p 液位計(jì)、界面計(jì)、料位計(jì)統(tǒng)稱物位計(jì)。液位計(jì)、界面計(jì)、料位計(jì)統(tǒng)稱物位計(jì)。p 通過物位檢測(cè)可以確定容器中被測(cè)介質(zhì)的儲(chǔ)存量。通過物位檢測(cè)可以確定容器中被測(cè)介質(zhì)的儲(chǔ)存量。36.1.1 物位檢測(cè)的主要方法物位檢測(cè)的主要方法1、靜壓式物位檢測(cè)、靜壓式物位檢測(cè) 根據(jù)流體靜力學(xué)原理，靜止介質(zhì)內(nèi)某一點(diǎn)的靜壓力根據(jù)流體靜力學(xué)原理，靜止介質(zhì)內(nèi)某一點(diǎn)的靜壓力B與介質(zhì)上方與介質(zhì)上方自由空間自由空間(A點(diǎn)點(diǎn))壓力之差，與該點(diǎn)上方的介質(zhì)高度壓力之差，與該點(diǎn)上方

3、的介質(zhì)高度H成正比。因成正比。因此可利用差壓來檢測(cè)液位此可利用差壓來檢測(cè)液位H。gHPPAB-46.1.1 物位檢測(cè)的主要方法物位檢測(cè)的主要方法2、浮力式物位檢測(cè)、浮力式物位檢測(cè)n恒浮力法：利用恒浮力法：利用漂浮于液面上的浮子漂浮于液面上的浮子隨液面變化的位置來檢隨液面變化的位置來檢測(cè)液位。測(cè)液位。n變浮力法：利用變浮力法：利用部分浸沒于液體中的物質(zhì)部分浸沒于液體中的物質(zhì)的浮力隨液位變化的浮力隨液位變化來檢測(cè)液位。來檢測(cè)液位。56.1.1 物位檢測(cè)的主要方法物位檢測(cè)的主要方法3、電氣式物位檢測(cè)、電氣式物位檢測(cè)p把敏感元件（內(nèi)筒、外把敏感元件（內(nèi)筒、外筒）做成一定形狀的電筒）做成一定形狀的電極置

4、于被測(cè)介質(zhì)中。極置于被測(cè)介質(zhì)中。p電極之間的電氣參數(shù)，電極之間的電氣參數(shù)，如電阻、電容等，隨物如電阻、電容等，隨物位的變化而改變。位的變化而改變。p既可用于液位檢測(cè)，也既可用于液位檢測(cè)，也可用于料位檢測(cè)。可用于料位檢測(cè)。66.1.1 物位檢測(cè)的主要方法物位檢測(cè)的主要方法4、聲學(xué)式物位檢測(cè)、聲學(xué)式物位檢測(cè)p利用超聲波在介質(zhì)中的利用超聲波在介質(zhì)中的傳播速度及在不同相界傳播速度及在不同相界面之間的反射特性來檢面之間的反射特性來檢測(cè)物位。測(cè)物位。p液位和料位的檢測(cè)都可液位和料位的檢測(cè)都可以用此方法。以用此方法。76.1.1 物位檢測(cè)的主要方法物位檢測(cè)的主要方法5、射線式物位檢測(cè)、射線式物位檢測(cè)p放射性

5、同位素所放出的射線放射性同位素所放出的射線（如（如射線、射線、射線、射線、射線射線等）穿過被測(cè)介質(zhì)（液體或等）穿過被測(cè)介質(zhì)（液體或固體顆粒）因被其吸收而強(qiáng)固體顆粒）因被其吸收而強(qiáng)度減弱。吸收程度與物位有度減弱。吸收程度與物位有關(guān)。關(guān)。p可以實(shí)現(xiàn)物位的非接觸式測(cè)可以實(shí)現(xiàn)物位的非接觸式測(cè)量。量。86.1.2 物位檢測(cè)的基本原理物位檢測(cè)的基本原理 1、基于力學(xué)原理、基于力學(xué)原理敏感元件所受到的力（壓力）的大小與物位成正比，包括靜敏感元件所受到的力（壓力）的大小與物位成正比，包括靜壓式、浮力式和重錘式物位檢測(cè)等。壓式、浮力式和重錘式物位檢測(cè)等。2、基于相對(duì)變化原理、基于相對(duì)變化原理當(dāng)物位變化時(shí)，物位與

6、容器底部或頂部的距離發(fā)生改變，通當(dāng)物位變化時(shí)，物位與容器底部或頂部的距離發(fā)生改變，通過測(cè)量距離的相對(duì)變化可獲得物位的信息。這種檢測(cè)原理包過測(cè)量距離的相對(duì)變化可獲得物位的信息。這種檢測(cè)原理包括聲學(xué)法、微波法和光學(xué)法等。括聲學(xué)法、微波法和光學(xué)法等。3、基于物理量變化原理、基于物理量變化原理某強(qiáng)度性物理量隨物位的升高而增加原理，例如對(duì)射線的吸某強(qiáng)度性物理量隨物位的升高而增加原理，例如對(duì)射線的吸收強(qiáng)度、電容器的電容量等。收強(qiáng)度、電容器的電容量等。 96.2 靜壓式物位檢測(cè)靜壓式物位檢測(cè) p用于液體液位檢測(cè)。用于液體液位檢測(cè)。p采用玻璃管及壓力（壓差）儀表。采用玻璃管及壓力（壓差）儀表。gHPPPAB6

7、.2.1 檢測(cè)原理檢測(cè)原理液位高度變化時(shí)，由液柱產(chǎn)生的液位高度變化時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也隨之變化。靜壓也隨之變化。 如圖，對(duì)于封閉容器，如圖，對(duì)于封閉容器，A代表實(shí)際代表實(shí)際液面，液面，B代表零液位，代表零液位，H為液柱高為液柱高度。度。 根據(jù)流體靜力學(xué)原理可知，根據(jù)流體靜力學(xué)原理可知，A、B兩點(diǎn)的壓力差為：兩點(diǎn)的壓力差為：106.2 靜壓式物位檢測(cè)靜壓式物位檢測(cè) 當(dāng)被測(cè)對(duì)象為敞口容器，則當(dāng)被測(cè)對(duì)象為敞口容器，則P為大為大氣壓，氣壓，P為為B點(diǎn)的表壓力。點(diǎn)的表壓力。p因此，因此，A、B兩點(diǎn)的壓差兩點(diǎn)的壓差P或或B點(diǎn)點(diǎn)的表壓力的表壓力P與液位高度與液位高度H成正比。成正比。p把液位的檢測(cè)轉(zhuǎn)化為把

8、液位的檢測(cè)轉(zhuǎn)化為壓力差壓力差或或壓力壓力的檢測(cè)，選擇合適的壓力或差壓檢的檢測(cè)，選擇合適的壓力或差壓檢測(cè)儀表就可實(shí)現(xiàn)液位的檢測(cè)。測(cè)儀表就可實(shí)現(xiàn)液位的檢測(cè)。116.2.2 檢測(cè)方法檢測(cè)方法 1、玻璃管檢測(cè)、玻璃管檢測(cè)p采用與被測(cè)容器相連通的玻璃管來直接顯示。采用與被測(cè)容器相連通的玻璃管來直接顯示。p敞口容器敞口容器：在容器底部引出連通管，與顯示用玻璃管相連接。玻：在容器底部引出連通管，與顯示用玻璃管相連接。玻璃管的高度需要高出最高液位的高度，頂端敞口直接與大氣相通。璃管的高度需要高出最高液位的高度，頂端敞口直接與大氣相通。p密閉容器密閉容器：在上下兩端引出連通管與顯示用玻璃管的上下端相連：在上下兩

9、端引出連通管與顯示用玻璃管的上下端相連接。接。p特點(diǎn)：特點(diǎn)：l簡(jiǎn)單可靠，結(jié)果準(zhǔn)確。簡(jiǎn)單可靠，結(jié)果準(zhǔn)確。l只能現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)只能現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果無法遠(yuǎn)傳。果無法遠(yuǎn)傳。密閉容器：使用玻璃管檢測(cè)液位密閉容器：使用玻璃管檢測(cè)液位126.2.2 檢測(cè)方法檢測(cè)方法 2、壓力儀表檢測(cè)、壓力儀表檢測(cè)p敞口容器敞口容器：將壓力表通過導(dǎo)壓管與容器底部零液位處相連。：將壓力表通過導(dǎo)壓管與容器底部零液位處相連。p要求液體密度為定值，否則會(huì)引起誤差。要求液體密度為定值，否則會(huì)引起誤差。圖圖6.2.2 壓力計(jì)式液位計(jì)示意圖壓力計(jì)式液位計(jì)示意圖容器容器壓力表壓力表零液位零液位導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管p壓力表實(shí)際指示的壓力是液面壓力

10、表實(shí)際指示的壓力是液面至壓力表入口之間的靜壓力。至壓力表入口之間的靜壓力。p當(dāng)壓力表與取壓點(diǎn)（零液位）當(dāng)壓力表與取壓點(diǎn)（零液位）不在同一水平位置時(shí)，應(yīng)對(duì)其不在同一水平位置時(shí)，應(yīng)對(duì)其位置高度差而引起的壓力變化位置高度差而引起的壓力變化進(jìn)行修正，以消除由于安裝位進(jìn)行修正，以消除由于安裝位置引起的靜壓誤差。置引起的靜壓誤差。136.2.2 檢測(cè)方法檢測(cè)方法 p密閉容器密閉容器：容器下部的液體壓力除與液位高度有關(guān)外，還與液面上：容器下部的液體壓力除與液位高度有關(guān)外，還與液面上部介質(zhì)壓力有關(guān)。部介質(zhì)壓力有關(guān)。pP2=P0+gHp壓力表的指示值，除了與液壓力表的指示值，除了與液位高度有關(guān)外，還與液體密位高

11、度有關(guān)外，還與液體密度和壓力表的安裝位置有關(guān)。度和壓力表的安裝位置有關(guān)。p當(dāng)這些因素影響較大時(shí)，必當(dāng)這些因素影響較大時(shí)，必須修正。須修正。p對(duì)于安裝位置引起的指示偏對(duì)于安裝位置引起的指示偏差，可采用差，可采用量程遷移量程遷移來解決。來解決。容器容器壓力表壓力表零液位零液位圖圖6.2.3 差壓式液位計(jì)示意圖差壓式液位計(jì)示意圖146.2.2 檢測(cè)方法檢測(cè)方法 特殊介質(zhì)特殊介質(zhì)p具有腐蝕性、含有結(jié)晶顆粒、粘度大、易凝固的液體介質(zhì)，導(dǎo)壓管具有腐蝕性、含有結(jié)晶顆粒、粘度大、易凝固的液體介質(zhì)，導(dǎo)壓管容易被腐蝕或堵塞，影響測(cè)量精度，甚至不能測(cè)量，應(yīng)使用法蘭式容易被腐蝕或堵塞，影響測(cè)量精度，甚至不能測(cè)量，應(yīng)使

12、用法蘭式壓力變送器。壓力變送器。p 敏感元件為金屬膜盒，它直接與敏感元件為金屬膜盒，它直接與被測(cè)介質(zhì)接觸，省去導(dǎo)壓管，從被測(cè)介質(zhì)接觸，省去導(dǎo)壓管，從而克服導(dǎo)壓管的腐蝕和阻塞問題。而克服導(dǎo)壓管的腐蝕和阻塞問題。p 膜盒經(jīng)毛細(xì)管與壓力變送器的測(cè)膜盒經(jīng)毛細(xì)管與壓力變送器的測(cè)量室相通，它們所組成的密閉系量室相通，它們所組成的密閉系統(tǒng)內(nèi)充以硅油，作為傳壓介質(zhì)。統(tǒng)內(nèi)充以硅油，作為傳壓介質(zhì)。p 為了使毛細(xì)管經(jīng)久耐用，其外部為了使毛細(xì)管經(jīng)久耐用，其外部均套有金屬蛇皮保護(hù)管。均套有金屬蛇皮保護(hù)管。法蘭法蘭毛細(xì)管毛細(xì)管法蘭式液位計(jì)示意圖法蘭式液位計(jì)示意圖156.2.3 量程遷移量程遷移 p當(dāng)取壓口與壓力表的入口不

13、在同一水平高度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生靜壓誤差。當(dāng)取壓口與壓力表的入口不在同一水平高度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生靜壓誤差。p如對(duì)于地下凹槽，壓力表不能安裝在零液位處。如對(duì)于地下凹槽，壓力表不能安裝在零液位處。p因此，必須進(jìn)行校正。校正計(jì)算的方法稱為量程遷移。因此，必須進(jìn)行校正。校正計(jì)算的方法稱為量程遷移。p包括：無遷移、負(fù)遷移、正遷移。包括：無遷移、負(fù)遷移、正遷移。圖圖6.2.2 壓力計(jì)式液位計(jì)示意圖壓力計(jì)式液位計(jì)示意圖容器容器壓力表壓力表零液位零液位導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管容器容器壓力表壓力表零液位零液位圖圖6.2.3 差壓式液位計(jì)示意圖差壓式液位計(jì)示意圖16無無遷移遷移 p將差壓變送器的正、負(fù)室分別與容器的下部和上部取壓點(diǎn)相連通，

14、將差壓變送器的正、負(fù)室分別與容器的下部和上部取壓點(diǎn)相連通，并保證正室與零液位等高。并保證正室與零液位等高。p設(shè)壓差變送器的正、負(fù)室受到的壓力分別為設(shè)壓差變送器的正、負(fù)室受到的壓力分別為P P+ +和和P P- -，則：，則：零液位零液位gHPP100PP gHPPP1pH=0時(shí)，時(shí)，P=0pH=Hmax時(shí)，時(shí)，P= Pmax17差壓變送器差壓變送器 p差壓變送器的作用：將輸入差壓轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。差壓變送器的作用：將輸入差壓轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。p對(duì)于對(duì)于DDZ-III型電動(dòng)差壓變送器，輸入信號(hào)為差壓型電動(dòng)差壓變送器，輸入信號(hào)為差壓P P，輸出信號(hào)為輸出信號(hào)為420mA電流。電流。

15、p對(duì)于液位對(duì)于液位H的測(cè)量，在無遷移的情況下：的測(cè)量，在無遷移的情況下：l當(dāng)當(dāng)H=0時(shí)，時(shí)， P=0，對(duì)應(yīng)差壓變送器的，對(duì)應(yīng)差壓變送器的0點(diǎn)，輸出信號(hào)點(diǎn)，輸出信號(hào)I=4mA。l當(dāng)當(dāng)H=Hmax時(shí)，時(shí)，P=Pmax，對(duì)應(yīng)差壓變送器的滿量程，輸出信號(hào)，對(duì)應(yīng)差壓變送器的滿量程，輸出信號(hào)I=20mA。p圖圖6.2.6 差壓差壓變送器的正負(fù)變送器的正負(fù)遷移示意圖：遷移示意圖：lb-負(fù)遷移負(fù)遷移la-正遷移正遷移18負(fù)遷移負(fù)遷移 p當(dāng)容器上方空間的氣體是可凝性當(dāng)容器上方空間的氣體是可凝性的（如水蒸氣），或如果被測(cè)介的（如水蒸氣），或如果被測(cè)介質(zhì)有腐蝕性，導(dǎo)壓管需要防腐。質(zhì)有腐蝕性，導(dǎo)壓管需要防腐。p因此，

16、在差壓變送器正、負(fù)壓室因此，在差壓變送器正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別裝設(shè)隔離管，與取壓點(diǎn)之間分別裝設(shè)隔離管，并充以隔離液。并充以隔離液。ghhgHPghPgHghPPP21210220121)()()(p隔離液的密度為隔離液的密度為2，則：，則：0121PgHghP022PghPB：負(fù)遷移量：負(fù)遷移量19負(fù)遷移負(fù)遷移 BgHP1p當(dāng)當(dāng)H=0時(shí)，時(shí)，P = -B，輸出信號(hào)，輸出信號(hào)I4mA。p為了使得為了使得H=0時(shí)時(shí)I=4mA，就要設(shè)法消去，就要設(shè)法消去C的作用，這稱為量程遷移。的作用，這稱為量程遷移。p由于要遷移的量為正值，因此稱為正遷移，正遷移量為由于要遷移的量為正值，因此稱為正遷移，正遷移

17、量為C。p對(duì)于對(duì)于DDZ-III型差壓變送器，型差壓變送器，量程遷移只要調(diào)節(jié)變送器上的量程遷移只要調(diào)節(jié)變送器上的遷移彈簧，使得變送器：遷移彈簧，使得變送器：l在在H=0、P=C時(shí)，輸出電流時(shí)，輸出電流I=4mA。l在在H=Hmax、P=Hmax1g+C時(shí)，時(shí)，輸出電流輸出電流I=20mA。p從而實(shí)現(xiàn)輸出電流與液位之間從而實(shí)現(xiàn)輸出電流與液位之間的線性關(guān)系。的線性關(guān)系。22例例6.2.1 已知已知: 1=1200kg/m3， 2=950kg/m3，h1=1.0m，h2=5.0m，實(shí)際液位變化范圍為，實(shí)際液位變化范圍為03.0m。重力加速度。重力加速度g=9.8m/s2。求求: (1)計(jì)算差壓的變化

18、量。計(jì)算差壓的變化量。(2)選擇差壓變送選擇差壓變送器的量程。器的量程。(3)計(jì)算差壓變送器的遷移量。計(jì)算差壓變送器的遷移量。(4)計(jì)算遷移后差壓變送器的壓差測(cè)量范圍。計(jì)算遷移后差壓變送器的壓差測(cè)量范圍。(5)計(jì)算遷移后差壓變送器的液位測(cè)量范圍。計(jì)算遷移后差壓變送器的液位測(cè)量范圍。解解: (1) 最高液位為最高液位為3.0m時(shí)，最大的差壓量為：時(shí)，最大的差壓量為：Pmax=Hmax1g=3.012009.8=35.28kPa 壓差變化量為壓差變化量為035.28kPa(2) 根據(jù)國(guó)家規(guī)定的差壓變送器的量程系列，大于根據(jù)國(guó)家規(guī)定的差壓變送器的量程系列，大于35.28kPa的差壓變送器的量的差壓變

19、送器的量程為程為40kPa。(3) 遷移量為遷移量為-B=-(h2-h1) 2g=-(5.0-1.0)9509.8=-37.24kPa(4) 最小測(cè)量量最小測(cè)量量Pmin=0-37.24=-37.24kPa 最大測(cè)量量最大測(cè)量量Pmax=40-34.24=2.76kPa(5) 按照實(shí)際選擇的量程計(jì)算。實(shí)際液位測(cè)量范圍：按照實(shí)際選擇的量程計(jì)算。實(shí)際液位測(cè)量范圍：Hmax=403.0/35.28=3.4m 236.3 浮力式物位檢測(cè)浮力式物位檢測(cè) 基本原理：基本原理：p 恒浮力式檢測(cè)恒浮力式檢測(cè)通過測(cè)量通過測(cè)量漂浮于被測(cè)液漂浮于被測(cè)液面上的浮子面上的浮子（也稱浮標(biāo)）（也稱浮標(biāo)）隨液面變化而產(chǎn)生的位

20、隨液面變化而產(chǎn)生的位移，檢測(cè)液位。移，檢測(cè)液位。p 變浮力式檢測(cè)變浮力式檢測(cè)利用利用沉浸在被測(cè)液體中沉浸在被測(cè)液體中的浮筒（也稱沉筒）的浮筒（也稱沉筒）所所受的浮力與液面位置的受的浮力與液面位置的關(guān)系，檢測(cè)液位。關(guān)系，檢測(cè)液位。246.3.1 恒恒浮力式物位檢測(cè)浮力式物位檢測(cè) p 恒浮力式物位檢測(cè)包括浮標(biāo)式、浮球式、恒浮力式物位檢測(cè)包括浮標(biāo)式、浮球式、翻板式等等。翻板式等等。p 本專業(yè)常用浮球式液位計(jì)測(cè)量或控制水本專業(yè)常用浮球式液位計(jì)測(cè)量或控制水位。位。l 浮球浮球2安裝在浮筒安裝在浮筒1內(nèi)，其上端連接有內(nèi)，其上端連接有連桿連桿3，連桿頂端置有磁鋼，連桿頂端置有磁鋼6。l 當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí)，浮

21、球當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí)，浮球2帶動(dòng)連桿帶動(dòng)連桿3和磁鋼和磁鋼6在調(diào)整箱組件在調(diào)整箱組件8中的非導(dǎo)磁管中的非導(dǎo)磁管4中上下移動(dòng)。中上下移動(dòng)。l 當(dāng)磁鋼當(dāng)磁鋼6分別移動(dòng)到上限水銀開關(guān)分別移動(dòng)到上限水銀開關(guān)7、下限水銀開關(guān)下限水銀開關(guān)5處，與水銀開關(guān)上裝有處，與水銀開關(guān)上裝有的磁鋼相作用，帶動(dòng)水銀開關(guān)動(dòng)作，的磁鋼相作用，帶動(dòng)水銀開關(guān)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制。從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制。浮筒浮筒浮球浮球連桿連桿磁鋼磁鋼調(diào)整箱組件調(diào)整箱組件非導(dǎo)磁管非導(dǎo)磁管上限水銀開關(guān)上限水銀開關(guān)下限水銀開關(guān)下限水銀開關(guān)256.3.2 變變浮力式物位檢測(cè)浮力式物位檢測(cè) p 原理：浮筒由于被液體浸沒高度的原理：浮筒由于被液體浸沒高度的

22、不同，導(dǎo)致所受的浮力不同，從而不同，導(dǎo)致所受的浮力不同，從而檢測(cè)液位變化。檢測(cè)液位變化。p 圓筒形空心金屬浮筒懸掛在彈簧上。圓筒形空心金屬浮筒懸掛在彈簧上。彈簧的下端固定。彈簧的下端固定。p 浮筒沒有浸入液體中時(shí)，彈簧因浮浮筒沒有浸入液體中時(shí)，彈簧因浮筒的重力被拉長(zhǎng)，當(dāng)浮筒重力與彈筒的重力被拉長(zhǎng)，當(dāng)浮筒重力與彈簧力達(dá)到平衡時(shí)，浮筒靜止?；闪_(dá)到平衡時(shí)，浮筒靜止。p 浮筒的一部分浸入液體中時(shí)，浮筒浮筒的一部分浸入液體中時(shí)，浮筒受到液位的浮力作用而向上移動(dòng)。受到液位的浮力作用而向上移動(dòng)。當(dāng)浮筒受到的浮力、彈簧力、浮筒當(dāng)浮筒受到的浮力、彈簧力、浮筒重力三者平衡時(shí)，浮筒停止移動(dòng)。重力三者平衡時(shí)，浮筒停

23、止移動(dòng)。266.4 電氣式物位檢測(cè)電氣式物位檢測(cè) p 檢測(cè)方法：檢測(cè)方法：利用敏感元件直接把物位變化轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的變化。根據(jù)電量參利用敏感元件直接把物位變化轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的變化。根據(jù)電量參數(shù)的不同，可分為電阻式、電容式和電感式等。數(shù)的不同，可分為電阻式、電容式和電感式等。p 電容式檢測(cè)原理：圓筒電容器原理電容式檢測(cè)原理：圓筒電容器原理rRLCln210l 兩個(gè)長(zhǎng)度為兩個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)、半徑分別為、半徑分別為R和和r的的圓筒形金屬導(dǎo)體組成一個(gè)電容器。圓筒形金屬導(dǎo)體組成一個(gè)電容器。l 當(dāng)兩圓筒間充以介電常數(shù)為當(dāng)兩圓筒間充以介電常數(shù)為 1 1的氣的氣體時(shí)，該圓筒組成的電容器的電容體時(shí)，該圓筒組成的電容器的電

24、容量為：量為： 276.4 電氣式物位檢測(cè)電氣式物位檢測(cè) l 如果兩圓筒形電極間的一部分被介電常數(shù)為如果兩圓筒形電極間的一部分被介電常數(shù)為 2 2的液體所浸沒。設(shè)被的液體所浸沒。設(shè)被浸沒的電極長(zhǎng)度為浸沒的電極長(zhǎng)度為H，此時(shí)的電容量為：，此時(shí)的電容量為：rRHrRHLCCCln2ln)(22121未浸沒部分的電容未浸沒部分的電容浸沒部分的電容浸沒部分的電容HrRCCCln)(2-120l 電容器電容增量電容器電容增量C與液體浸潤(rùn)高度與液體浸潤(rùn)高度H成成正比。正比。l 兩種介質(zhì)的介電常數(shù)的差值兩種介質(zhì)的介電常數(shù)的差值 2 2- - 1 1越大，越大， C越大，液位計(jì)的靈敏度越高。越大，液位計(jì)的靈敏

25、度越高。286.5 聲學(xué)聲學(xué)式物位檢測(cè)式物位檢測(cè) l 聲波是一種機(jī)械波，是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過程。聲波是一種機(jī)械波，是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過程。l 作為物位檢測(cè)，一般應(yīng)用超聲波。作為物位檢測(cè)，一般應(yīng)用超聲波。6.5.1 超聲波檢測(cè)原理超聲波檢測(cè)原理p 原理：利用超聲波從發(fā)射至接收到原理：利用超聲波從發(fā)射至接收到被測(cè)物位界面所反射的回波的時(shí)間被測(cè)物位界面所反射的回波的時(shí)間間隔來確定物位的高低。間隔來確定物位的高低。p 超聲波發(fā)射器置于容器底部。當(dāng)它超聲波發(fā)射器置于容器底部。當(dāng)它向液面發(fā)射短促脈沖時(shí)，在液面處向液面發(fā)射短促脈沖時(shí)，在液面處產(chǎn)生反射，回波被超聲接收器接收。產(chǎn)生反射，回波被超聲接

26、收器接收。p 若超聲發(fā)射器和接收器到液面的距若超聲發(fā)射器和接收器到液面的距離為離為H，聲波在液體中的傳播速度，聲波在液體中的傳播速度為為，則有如下簡(jiǎn)單關(guān)系：，則有如下簡(jiǎn)單關(guān)系：tH21296.5.2 超聲波物位計(jì)超聲波物位計(jì) l 超聲波的發(fā)射和接收是基于壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。超聲波的發(fā)射和接收是基于壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。l 具有具有壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)的壓電晶體在受到聲波聲壓的作用時(shí)，晶體兩端將會(huì)產(chǎn)的壓電晶體在受到聲波聲壓的作用時(shí)，晶體兩端將會(huì)產(chǎn)生與聲壓變化同步的電荷，從而把聲波轉(zhuǎn)換成電能。生與聲壓變化同步的電荷，從而把聲波轉(zhuǎn)換成電能。l 反之，如果將交變電壓加在晶體兩個(gè)端面的電極上，沿著晶體厚度方反之，如果將交變電壓加在晶體兩個(gè)端面的電極上，沿著晶體厚度方向?qū)a(chǎn)生與所加交變電壓同頻率的機(jī)械振動(dòng)，向外發(fā)射聲波，實(shí)現(xiàn)了向?qū)a(chǎn)生與所加交變電壓同頻率的機(jī)械振動(dòng)，向外發(fā)