自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)物位檢測(cè)課件

7.物位檢測(cè)

物位檢測(cè)是對(duì)設(shè)備和容器中物料儲(chǔ)量多少的度量?？梢栽谫A槽側(cè)面安裝透視測(cè)量?jī)x表監(jiān)視貯存量的變化，但有些情況不可以。液位的自動(dòng)測(cè)量和控制還比較容易，但對(duì)于粉粒體由于影響因素多，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和控制比較困難，如即使選擇最合適的地點(diǎn)安裝物位傳感器，但由于其在自然堆積時(shí)料面是不平的，且粉料、大料之間的大空隙、小空隙及受溫度、壓力和濕度的影響料位變化，但貯存量不變；對(duì)液體而言，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)沸騰或、泡沫或處于高溫、高壓的情況下。故物位的測(cè)量復(fù)雜而且精度易變。為保證生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)行，如調(diào)節(jié)物料平衡、掌握物料消耗數(shù)量、確定產(chǎn)品產(chǎn)量等提供可靠依據(jù)。7.物位檢測(cè)1主要內(nèi)容物位的定義及物位檢測(cè)儀表的分類常用的物位檢測(cè)儀表—靜壓式、浮力式和電容式、超聲波式、核輻射式影響物位檢測(cè)的因素—液位測(cè)量的特點(diǎn)、料位測(cè)量的特點(diǎn)、界位測(cè)量的特點(diǎn)主要內(nèi)容物位的定義及物位檢測(cè)儀表的分類27.1.物位檢測(cè)的定義及物位檢測(cè)儀表的分類一、物位的定義1.

物位指設(shè)備和容器中液體或固體物料表面位置。對(duì)應(yīng)不同性質(zhì)的物料又有以下定義：液位指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)表面的高低料位指設(shè)備和容器中所儲(chǔ)存的塊狀、顆粒狀或粉末狀固體物料的堆積高度。界位指相界面位置。(液-液、液-固)分界面不夠清楚，有渾濁段物位是液位、料位、界位的總稱。2.物位檢測(cè)儀表對(duì)物位進(jìn)行測(cè)量、指示和控制的儀表，稱物位檢測(cè)儀表。7.1.物位檢測(cè)的定義及物位檢測(cè)儀表的分類3二、物位檢測(cè)儀表的分類被測(cè)對(duì)象、檢測(cè)條件或環(huán)境各不相同，故方法很多，以滿足不同的需要按測(cè)量方式：連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量（物位開(kāi)關(guān)）按工作原理：直讀式采用側(cè)壁開(kāi)窗口或旁通管方式，直接顯示容器中的物位高度。主要用于液位檢測(cè)和壓力較低的場(chǎng)合靜壓式基于靜力學(xué)原理液位，有壓力式、吹氣式和差壓式浮力式基于阿基米德定律液位，有浮筒式和浮子式液位計(jì)機(jī)械式通過(guò)機(jī)械力測(cè)量有重錘式、音叉式電氣式通過(guò)敏感元件其他方法如聲學(xué)式、射線式、光纖式等二、物位檢測(cè)儀表的分類47.2.常用物位檢測(cè)儀表一、直讀式液位檢測(cè)儀表測(cè)量原理基于連通器原理而實(shí)現(xiàn)液位的測(cè)量結(jié)構(gòu)如圖，有不同的形式連通閥，用于切斷玻璃液位計(jì)與容器的特點(diǎn)最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)7.2.常用物位檢測(cè)儀表連通閥5二、靜壓式液位檢測(cè)儀表

工作原理是把物位的測(cè)量轉(zhuǎn)換為壓力或壓差的測(cè)量，特點(diǎn)是使物位測(cè)量簡(jiǎn)單、無(wú)可動(dòng)部件、工作可靠、壓力表精度高。測(cè)量原理如圖7-1所示。 B點(diǎn)為選定的零液位。則從液面至零液位處的差壓 式中ρ為被測(cè)介質(zhì)密度；g為重力加速度。 靜壓式儀表有多種形式：二、靜壓式液位檢測(cè)儀表 B點(diǎn)為選定的零液位。則從液面至零液位61.壓力、差壓式液位計(jì)

凡是可以測(cè)壓力和差壓的儀表，選擇合適的量程均可用于檢測(cè)液位。壓力式液位計(jì)用于敞口容器中液位的測(cè)量差壓式液位計(jì)用于密閉容器中液位的測(cè)量1.壓力、差壓式液位計(jì)7壓力信號(hào)的引出用引壓管方式，如圖7-3所示。金屬感壓膜在法蘭中，與測(cè)量室間用充滿硅油的帶保護(hù)套的毛細(xì)管相連。有腐蝕性、結(jié)晶顆粒或黏度大、易凝固的介質(zhì)用。壓力信號(hào)的引出用引壓管方式，如圖7-3所示。金屬8讀數(shù)的修正由于測(cè)壓儀表的安裝位置一般不能和被測(cè)容器的最低液位處在同一高度上，因此在測(cè)量液位時(shí)，儀表的量程范圍內(nèi)會(huì)有一個(gè)不變的附加值。對(duì)于這種情況，要根據(jù)安裝高度進(jìn)行讀數(shù)的修正。 圖(a)中的情況，差壓計(jì)安裝在最低液面以下，這時(shí)加在差壓計(jì)兩側(cè)的差壓為： 這種附加差壓可以調(diào)整儀表的零點(diǎn)來(lái)消除，即當(dāng)差壓計(jì)有hρg的差壓作用時(shí)，其指示值調(diào)為零。這種零點(diǎn)遷移稱為正遷移。讀數(shù)的修正由于測(cè)壓儀表的安裝位置一般不能和被測(cè)容器的9

圖(b)所示的系統(tǒng)為帶有隔離介質(zhì)的測(cè)量系統(tǒng)。此時(shí)加在差壓計(jì)兩側(cè)的差壓為：

這種情況下的遷移量為負(fù)值，稱為負(fù)遷移。 圖(b)所示的系統(tǒng)為帶有隔離介質(zhì)的測(cè)量系統(tǒng)。此時(shí)加在差壓102.吹氣式液位計(jì)原理如圖7-5所示把一根導(dǎo)管插入敞開(kāi)容器的下部，空氣經(jīng)節(jié)流元件和壓力計(jì)后由導(dǎo)管下部敞開(kāi)逸出。當(dāng)空氣從導(dǎo)管下端以氣泡形式流出時(shí)，管內(nèi)壓力與管口處的靜壓力相等，因此壓力計(jì)指示值即可反映液位高度。當(dāng)液位上升或下降時(shí)，管口處?kù)o壓力變化，導(dǎo)致管口氣體的流出量變化，因此管內(nèi)壓力變化?？捎糜诟g性較強(qiáng)或沉淀嚴(yán)重的液體。特點(diǎn)：可將壓力檢測(cè)點(diǎn)移至頂部，其使用和維修均很方便。很適合于地下儲(chǔ)罐、深井等場(chǎng)合。精度影響：取決于測(cè)壓儀表的精度，以及液體的溫度對(duì)其密度的影響。（前兩種液位計(jì)亦如此）2.吹氣式液位計(jì)把一根導(dǎo)管插入敞開(kāi)容器的下部，空氣經(jīng)節(jié)流元件11二、浮力式物為檢測(cè)儀表1.浮子式液位計(jì)--恒浮力式原理：把液位的變化傳給浮在液面上的浮子，浮子受液體的浮力而漂在液面上，當(dāng)浮力與重量相等時(shí)，浮子的位置就代表液位，并且隨液位同步移動(dòng)。浮子的形狀：圓盤(pán)形、圓柱形和球形，要根據(jù)使用條件和使用要求來(lái)設(shè)計(jì)重錘式直讀浮子液位計(jì)浮子所受的繩子拉力、重力和浮力相等時(shí)，處于平衡狀態(tài)而漂浮在液面上，平衡重錘位置反映浮子的位置，從而知液位當(dāng)液位變化時(shí)，浮子隨著升降，但此時(shí)浸沒(méi)在液體中的浮子的高度必須保持不變才能實(shí)現(xiàn)正確的測(cè)量。實(shí)際上由于測(cè)量粘度大的液體時(shí)，浮子可能粘上液體使其重量增加或因侵蝕而重量減少，還有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦力，及液體的密度隨溫度的變化而變化，均能引起誤差。當(dāng)液位變化（增加）時(shí)，浮子浸入液體的深度變化（增加），浮力變化（增加），迫使浮子的浸入深度變化（減少），使浮力減少?！何坏淖兓挥锌朔藘x表的摩擦阻力之后達(dá)到一定的值時(shí)浮子才能運(yùn)動(dòng)，這是浮力式液位計(jì)存在不靈敏區(qū)的原因。不靈敏區(qū)的大小與浮子的直徑成反比，與液體的密度成反比。故一般把浮子制成扁平空心圓盤(pán)或扁圓柱形，當(dāng)液面浮動(dòng)較大且頻繁時(shí)采用高圓柱形。靈敏區(qū)的減小還可以通過(guò)減小摩擦阻力的方法。二、浮力式物為檢測(cè)儀表浮子所受的繩子拉力、重力和浮力相等時(shí)，12※浮子位置的檢測(cè)可直接指示或遠(yuǎn)傳。舌簧管式液位計(jì)—將液位的變化轉(zhuǎn)為電信號(hào)的變化特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、采用兩個(gè)舌簧管可提高可靠性。但連續(xù)性差、量程不能太大※浮子位置的檢測(cè)可直接指示或遠(yuǎn)傳。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、采用132.浮筒式液位計(jì)--變浮力式液位計(jì)原理：浮筒是圓柱形的，浸沒(méi)在液體中的深度不同，所受的浮力也不同，故測(cè)浮力就可知液位。如圖1-浮筒2-彈簧3-差動(dòng)變壓器部分浸沒(méi)于液體中的浮筒由于受液體的浮力而向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)重力、浮力與彈簧力平衡時(shí)浮筒才停止運(yùn)動(dòng)。初始平衡時(shí)有：m為浮筒質(zhì)量，A為截面積，c為彈簧的剛度，x0為壓縮位移，ρ為被測(cè)液體密度，H為浮筒沒(méi)入液體高度當(dāng)液位變化時(shí)，浮筒所受浮力改變，彈簧的變形亦有變化。達(dá)到新的力平衡時(shí)，有以下關(guān)系：由以上兩式可得：上式表明,彈簧的變形與液位變化成正比例關(guān)系。容器中的液位高度則為：2.浮筒式液位計(jì)--變浮力式液位計(jì)1-浮筒2-彈簧3-差14彈簧的變形檢測(cè)有各種轉(zhuǎn)換方法在浮筒連桿上裝指針直接指示液位在連桿上端裝有差動(dòng)變壓器鐵芯（如上圖），通過(guò)差動(dòng)變壓器輸出相應(yīng)的電信號(hào)，從而測(cè)出液位。通過(guò)扭力管將浮筒的線位移轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰?，通過(guò)霍爾片感受位移的變化輸出霍爾電勢(shì)，霍爾電勢(shì)的大小與角位移成正比，經(jīng)處理后可變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號(hào)。彈簧的變形檢測(cè)有各種轉(zhuǎn)換方法15三、其他物位測(cè)量?jī)x表1.電容式物位計(jì)工作原理圓筒形電容器的電容值隨兩極板之間的電介質(zhì)的不同而變化，故可以通過(guò)測(cè)量電容量的變化來(lái)測(cè)量物位。由同軸圓筒電極組成的電容器的電容量為：圖7-10電容式物位計(jì)原理D、d固定，則介電常數(shù)ε和L變化會(huì)引起電容變化。如圖7-10的電容值為三、其他物位測(cè)量?jī)x表圖7-10電容式物位計(jì)原理D、d固定，16組成：測(cè)量電極和測(cè)量電路組成測(cè)量電極的型式：隨被測(cè)介質(zhì)的不同而不同。非導(dǎo)電液體液位測(cè)量同心套筒電極，外電極開(kāi)許多孔1-內(nèi)電極2-外電極3-絕緣套非導(dǎo)電固體料位測(cè)量1-內(nèi)設(shè)的金屬棒內(nèi)電極2-金屬容器壁作外電極構(gòu)成同心電容器導(dǎo)電液體液位測(cè)量1-帶絕緣套的金屬棒作內(nèi)電極2-絕緣套管4-導(dǎo)電液體作3-外電極粘度大的液體容易粘上，造成虛假液位組成：測(cè)量電極和測(cè)量電路組成非導(dǎo)電液體液位測(cè)量非導(dǎo)電固體料位17測(cè)量電路（電容的檢測(cè)）：有交流電橋法、充放電法和諧振電路法特點(diǎn)：可以輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送；電容式物位計(jì)一般不受真空、壓力、溫度等環(huán)境條件的影響；安裝方便、結(jié)構(gòu)牢固，易維修；價(jià)格較低。但不適合于以下介質(zhì)：介電常數(shù)隨溫度等影響而變化、介質(zhì)在電極上有沉積或附著、介質(zhì)中有氣泡產(chǎn)生等。測(cè)量電路（電容的檢測(cè)）：有交流電橋法、充放電法和諧振電路法182.超聲式物位計(jì)原理利用聲波的某些特性制成。如聲波阻斷式—固體、液體或氣體對(duì)聲波的吸收能力不同（氣體最大），由接收的超聲波可知物體是否達(dá)到預(yù)定位置，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警或定位檢測(cè)。而回波測(cè)距法—聲波在介質(zhì)中的傳播有一定的速度，但在密度不同的介質(zhì)分界面處會(huì)產(chǎn)生反射和折射。液面上聲波從發(fā)射到接受回波的時(shí)間間隔與物位高低成比例，從而測(cè)得液位分類（針對(duì)回波測(cè)距法）固介式、液介式、氣介式組成超聲換能器（由壓電材料制稱，完成電能和超聲能的可逆轉(zhuǎn)換，可以是接、收分開(kāi)的雙探頭方式也可以是自發(fā)自收的單探頭方式）和電子裝置（用于產(chǎn)生電信號(hào)以激勵(lì)超聲換能器發(fā)射超聲波，并接收和處理經(jīng)超聲換能器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)。）2.超聲式物位計(jì)19補(bǔ)償由于超聲波在介質(zhì)中的傳播速度易受溫度和成分變化的影響，從而影響物位的測(cè)量，因此需要補(bǔ)償?？梢栽诔晸Q能器附近安裝溫度傳感器，自動(dòng)補(bǔ)償因溫度變化對(duì)物位測(cè)量的影響，還可以使用校正器，定期校正聲速。特點(diǎn)無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件，安裝維修方便；超聲換能器壽命長(zhǎng)；可以實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，適合于有毒、高粘度及密閉容器物位的測(cè)量；對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用廣泛H探頭如圖為液介式超聲波物位計(jì)的測(cè)量原理。補(bǔ)償由于超聲波在介質(zhì)中的傳播速度易受溫度和成分變化的影響203.核輻射式物位計(jì)原理射線在穿透物質(zhì)時(shí)，它的強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度指數(shù)降低，只要測(cè)出通過(guò)物質(zhì)前后的輻射強(qiáng)度，就可知厚度（物位）。射線射入一定厚度的介質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度與厚度的關(guān)系：

不同的介質(zhì)對(duì)射線的吸收能力不同，當(dāng)射線源與被測(cè)介質(zhì)確定后，則I0和μ（吸收系數(shù)）

確定，測(cè)量射線通過(guò)物體后的輻射強(qiáng)度I即可測(cè)得物位。3.核輻射式物位計(jì)不同的介質(zhì)對(duì)射線的吸收能力不21組成：射線源、防護(hù)容器、射線檢測(cè)器、電子轉(zhuǎn)換和指示器●探測(cè)器前置放大整形計(jì)數(shù)顯示放射源被測(cè)物電子轉(zhuǎn)換指示放射源一般為γ射線源，鈷（Co)或銫（Cs)探測(cè)器可將射線的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)組成：射線源、防護(hù)容器、射線檢測(cè)器、電子轉(zhuǎn)換和指示器●探測(cè)器22檢測(cè)方式有固定安裝式和隨動(dòng)式兩種a)自動(dòng)跟蹤方式：電機(jī)帶動(dòng)射線源和接受器沿導(dǎo)軌隨物位的變化而升降，且始終保持同一高度，可連續(xù)測(cè)量范圍寬、但存在運(yùn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜b)固定安裝方式：透射式測(cè)量，隨物位的變化，射線的衰減程度變化，從而可測(cè)得物位。無(wú)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單c)、d)、e)發(fā)射源或接收器多點(diǎn)組合方式方式：射測(cè)量變化范圍大的物位，可連續(xù)測(cè)量，很好的改善了線性關(guān)系，但增加了安裝與維護(hù)的困難特點(diǎn)具有非接觸式測(cè)量的特點(diǎn)，可用于高溫高壓、真空密閉等各種容器中液體或固體物料的物位測(cè)量；可適應(yīng)腐蝕、有毒、高粘度、爆炸性等各種困難介質(zhì)和高溫、高濕、多粉塵、強(qiáng)干擾等惡劣的工作條件。其放射性安全防護(hù)措施需按有關(guān)規(guī)范操作。檢測(cè)方式有固定安裝式和隨動(dòng)式兩種a)自動(dòng)跟蹤方式：電234.物位開(kāi)關(guān)—用于定點(diǎn)測(cè)量檢測(cè)物位是否達(dá)到預(yù)定的高度，并發(fā)出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。（可接繼電器出電信號(hào)）4.物位開(kāi)關(guān)—用于定點(diǎn)測(cè)量檢測(cè)物位是否達(dá)到預(yù)定的高度，并24開(kāi)關(guān)式光纖液位探測(cè)器：原理：全反射原理組成：LED光源、光電二極管和多模光纖工作原理：光纖探頭頂端裝有圓錐體反射器，當(dāng)探頭接觸液面時(shí)全反射，接觸液面后部分光線透入液體內(nèi)，返回的光線變?nèi)?，光?qiáng)突然變化時(shí)對(duì)應(yīng)的位置就是液面。Y型光纖結(jié)構(gòu)，由Y型光纖、全反射錐體、光源和光電二極管組成U型光纖結(jié)構(gòu)，在探頭端除去光纖的包層，浸入液體前后其折射率變化使接收光強(qiáng)改變探頭端是兩根多模光纖用棱鏡耦合在一起，對(duì)光源和探測(cè)器要求不高開(kāi)關(guān)式光纖液位探測(cè)器：Y型光纖結(jié)構(gòu)，由Y型光纖、全反射錐體、257.3.影響物位測(cè)量的因素一、液位測(cè)量的特點(diǎn)液面波動(dòng)（物料流進(jìn)流出、沸騰或泡沫）大型容器中各處物理量（溫度、密度和粘度）分布不均液體處于特殊狀態(tài)中（高溫、高壓、高粘度、含大量雜質(zhì)）二、料位測(cè)量的特點(diǎn)料面不規(guī)則物料排出后有滯留區(qū)物料間空隙不穩(wěn)定三、界位測(cè)量的特點(diǎn) 存在渾濁段7.3.影響物位測(cè)量的因素26作業(yè)：P1267-27-37-4第一問(wèn)作業(yè)：P1267-27-3277.物位檢測(cè)

物位檢測(cè)是對(duì)設(shè)備和容器中物料儲(chǔ)量多少的度量?？梢栽谫A槽側(cè)面安裝透視測(cè)量?jī)x表監(jiān)視貯存量的變化，但有些情況不可以。液位的自動(dòng)測(cè)量和控制還比較容易，但對(duì)于粉粒體由于影響因素多，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和控制比較困難，如即使選擇最合適的地點(diǎn)安裝物位傳感器，但由于其在自然堆積時(shí)料面是不平的，且粉料、大料之間的大空隙、小空隙及受溫度、壓力和濕度的影響料位變化，但貯存量不變；對(duì)液體而言，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)沸騰或、泡沫或處于高溫、高壓的情況下。故物位的測(cè)量復(fù)雜而且精度易變。為保證生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)行，如調(diào)節(jié)物料平衡、掌握物料消耗數(shù)量、確定產(chǎn)品產(chǎn)量等提供可靠依據(jù)。7.物位檢測(cè)28主要內(nèi)容物位的定義及物位檢測(cè)儀表的分類常用的物位檢測(cè)儀表—靜壓式、浮力式和電容式、超聲波式、核輻射式影響物位檢測(cè)的因素—液位測(cè)量的特點(diǎn)、料位測(cè)量的特點(diǎn)、界位測(cè)量的特點(diǎn)主要內(nèi)容物位的定義及物位檢測(cè)儀表的分類297.1.物位檢測(cè)的定義及物位檢測(cè)儀表的分類一、物位的定義1.

物位指設(shè)備和容器中液體或固體物料表面位置。對(duì)應(yīng)不同性質(zhì)的物料又有以下定義：液位指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)表面的高低料位指設(shè)備和容器中所儲(chǔ)存的塊狀、顆粒狀或粉末狀固體物料的堆積高度。界位指相界面位置。(液-液、液-固)分界面不夠清楚，有渾濁段物位是液位、料位、界位的總稱。2.物位檢測(cè)儀表對(duì)物位進(jìn)行測(cè)量、指示和控制的儀表，稱物位檢測(cè)儀表。7.1.物位檢測(cè)的定義及物位檢測(cè)儀表的分類30二、物位檢測(cè)儀表的分類被測(cè)對(duì)象、檢測(cè)條件或環(huán)境各不相同，故方法很多，以滿足不同的需要按測(cè)量方式：連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量（物位開(kāi)關(guān)）按工作原理：直讀式采用側(cè)壁開(kāi)窗口或旁通管方式，直接顯示容器中的物位高度。主要用于液位檢測(cè)和壓力較低的場(chǎng)合靜壓式基于靜力學(xué)原理液位，有壓力式、吹氣式和差壓式浮力式基于阿基米德定律液位，有浮筒式和浮子式液位計(jì)機(jī)械式通過(guò)機(jī)械力測(cè)量有重錘式、音叉式電氣式通過(guò)敏感元件其他方法如聲學(xué)式、射線式、光纖式等二、物位檢測(cè)儀表的分類317.2.常用物位檢測(cè)儀表一、直讀式液位檢測(cè)儀表測(cè)量原理基于連通器原理而實(shí)現(xiàn)液位的測(cè)量結(jié)構(gòu)如圖，有不同的形式連通閥，用于切斷玻璃液位計(jì)與容器的特點(diǎn)最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)7.2.常用物位檢測(cè)儀表連通閥32二、靜壓式液位檢測(cè)儀表

工作原理是把物位的測(cè)量轉(zhuǎn)換為壓力或壓差的測(cè)量，特點(diǎn)是使物位測(cè)量簡(jiǎn)單、無(wú)可動(dòng)部件、工作可靠、壓力表精度高。測(cè)量原理如圖7-1所示。 B點(diǎn)為選定的零液位。則從液面至零液位處的差壓 式中ρ為被測(cè)介質(zhì)密度；g為重力加速度。 靜壓式儀表有多種形式：二、靜壓式液位檢測(cè)儀表 B點(diǎn)為選定的零液位。則從液面至零液位331.壓力、差壓式液位計(jì)

凡是可以測(cè)壓力和差壓的儀表，選擇合適的量程均可用于檢測(cè)液位。壓力式液位計(jì)用于敞口容器中液位的測(cè)量差壓式液位計(jì)用于密閉容器中液位的測(cè)量1.壓力、差壓式液位計(jì)34壓力信號(hào)的引出用引壓管方式，如圖7-3所示。金屬感壓膜在法蘭中，與測(cè)量室間用充滿硅油的帶保護(hù)套的毛細(xì)管相連。有腐蝕性、結(jié)晶顆?；蝠ざ却蟆⒁啄痰慕橘|(zhì)用。壓力信號(hào)的引出用引壓管方式，如圖7-3所示。金屬35讀數(shù)的修正由于測(cè)壓儀表的安裝位置一般不能和被測(cè)容器的最低液位處在同一高度上，因此在測(cè)量液位時(shí)，儀表的量程范圍內(nèi)會(huì)有一個(gè)不變的附加值。對(duì)于這種情況，要根據(jù)安裝高度進(jìn)行讀數(shù)的修正。 圖(a)中的情況，差壓計(jì)安裝在最低液面以下，這時(shí)加在差壓計(jì)兩側(cè)的差壓為： 這種附加差壓可以調(diào)整儀表的零點(diǎn)來(lái)消除，即當(dāng)差壓計(jì)有hρg的差壓作用時(shí)，其指示值調(diào)為零。這種零點(diǎn)遷移稱為正遷移。讀數(shù)的修正由于測(cè)壓儀表的安裝位置一般不能和被測(cè)容器的36

圖(b)所示的系統(tǒng)為帶有隔離介質(zhì)的測(cè)量系統(tǒng)。此時(shí)加在差壓計(jì)兩側(cè)的差壓為：

這種情況下的遷移量為負(fù)值，稱為負(fù)遷移。 圖(b)所示的系統(tǒng)為帶有隔離介質(zhì)的測(cè)量系統(tǒng)。此時(shí)加在差壓372.吹氣式液位計(jì)原理如圖7-5所示把一根導(dǎo)管插入敞開(kāi)容器的下部，空氣經(jīng)節(jié)流元件和壓力計(jì)后由導(dǎo)管下部敞開(kāi)逸出。當(dāng)空氣從導(dǎo)管下端以氣泡形式流出時(shí)，管內(nèi)壓力與管口處的靜壓力相等，因此壓力計(jì)指示值即可反映液位高度。當(dāng)液位上升或下降時(shí)，管口處?kù)o壓力變化，導(dǎo)致管口氣體的流出量變化，因此管內(nèi)壓力變化?？捎糜诟g性較強(qiáng)或沉淀嚴(yán)重的液體。特點(diǎn)：可將壓力檢測(cè)點(diǎn)移至頂部，其使用和維修均很方便。很適合于地下儲(chǔ)罐、深井等場(chǎng)合。精度影響：取決于測(cè)壓儀表的精度，以及液體的溫度對(duì)其密度的影響。（前兩種液位計(jì)亦如此）2.吹氣式液位計(jì)把一根導(dǎo)管插入敞開(kāi)容器的下部，空氣經(jīng)節(jié)流元件38二、浮力式物為檢測(cè)儀表1.浮子式液位計(jì)--恒浮力式原理：把液位的變化傳給浮在液面上的浮子，浮子受液體的浮力而漂在液面上，當(dāng)浮力與重量相等時(shí)，浮子的位置就代表液位，并且隨液位同步移動(dòng)。浮子的形狀：圓盤(pán)形、圓柱形和球形，要根據(jù)使用條件和使用要求來(lái)設(shè)計(jì)重錘式直讀浮子液位計(jì)浮子所受的繩子拉力、重力和浮力相等時(shí)，處于平衡狀態(tài)而漂浮在液面上，平衡重錘位置反映浮子的位置，從而知液位當(dāng)液位變化時(shí)，浮子隨著升降，但此時(shí)浸沒(méi)在液體中的浮子的高度必須保持不變才能實(shí)現(xiàn)正確的測(cè)量。實(shí)際上由于測(cè)量粘度大的液體時(shí)，浮子可能粘上液體使其重量增加或因侵蝕而重量減少，還有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦力，及液體的密度隨溫度的變化而變化，均能引起誤差。當(dāng)液位變化（增加）時(shí)，浮子浸入液體的深度變化（增加），浮力變化（增加），迫使浮子的浸入深度變化（減少），使浮力減少。※液位的變化只有克服了儀表的摩擦阻力之后達(dá)到一定的值時(shí)浮子才能運(yùn)動(dòng)，這是浮力式液位計(jì)存在不靈敏區(qū)的原因。不靈敏區(qū)的大小與浮子的直徑成反比，與液體的密度成反比。故一般把浮子制成扁平空心圓盤(pán)或扁圓柱形，當(dāng)液面浮動(dòng)較大且頻繁時(shí)采用高圓柱形。靈敏區(qū)的減小還可以通過(guò)減小摩擦阻力的方法。二、浮力式物為檢測(cè)儀表浮子所受的繩子拉力、重力和浮力相等時(shí)，39※浮子位置的檢測(cè)可直接指示或遠(yuǎn)傳。舌簧管式液位計(jì)—將液位的變化轉(zhuǎn)為電信號(hào)的變化特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、采用兩個(gè)舌簧管可提高可靠性。但連續(xù)性差、量程不能太大※浮子位置的檢測(cè)可直接指示或遠(yuǎn)傳。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、采用402.浮筒式液位計(jì)--變浮力式液位計(jì)原理：浮筒是圓柱形的，浸沒(méi)在液體中的深度不同，所受的浮力也不同，故測(cè)浮力就可知液位。如圖1-浮筒2-彈簧3-差動(dòng)變壓器部分浸沒(méi)于液體中的浮筒由于受液體的浮力而向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)重力、浮力與彈簧力平衡時(shí)浮筒才停止運(yùn)動(dòng)。初始平衡時(shí)有：m為浮筒質(zhì)量，A為截面積，c為彈簧的剛度，x0為壓縮位移，ρ為被測(cè)液體密度，H為浮筒沒(méi)入液體高度當(dāng)液位變化時(shí)，浮筒所受浮力改變，彈簧的變形亦有變化。達(dá)到新的力平衡時(shí)，有以下關(guān)系：由以上兩式可得：上式表明,彈簧的變形與液位變化成正比例關(guān)系。容器中的液位高度則為：2.浮筒式液位計(jì)--變浮力式液位計(jì)1-浮筒2-彈簧3-差41彈簧的變形檢測(cè)有各種轉(zhuǎn)換方法在浮筒連桿上裝指針直接指示液位在連桿上端裝有差動(dòng)變壓器鐵芯（如上圖），通過(guò)差動(dòng)變壓器輸出相應(yīng)的電信號(hào)，從而測(cè)出液位。通過(guò)扭力管將浮筒的線位移轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰疲ㄟ^(guò)霍爾片感受位移的變化輸出霍爾電勢(shì)，霍爾電勢(shì)的大小與角位移成正比，經(jīng)處理后可變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號(hào)。彈簧的變形檢測(cè)有各種轉(zhuǎn)換方法42三、其他物位測(cè)量?jī)x表1.電容式物位計(jì)工作原理圓筒形電容器的電容值隨兩極板之間的電介質(zhì)的不同而變化，故可以通過(guò)測(cè)量電容量的變化來(lái)測(cè)量物位。由同軸圓筒電極組成的電容器的電容量為：圖7-10電容式物位計(jì)原理D、d固定，則介電常數(shù)ε和L變化會(huì)引起電容變化。如圖7-10的電容值為三、其他物位測(cè)量?jī)x表圖7-10電容式物位計(jì)原理D、d固定，43組成：測(cè)量電極和測(cè)量電路組成測(cè)量電極的型式：隨被測(cè)介質(zhì)的不同而不同。非導(dǎo)電液體液位測(cè)量同心套筒電極，外電極開(kāi)許多孔1-內(nèi)電極2-外電極3-絕緣套非導(dǎo)電固體料位測(cè)量1-內(nèi)設(shè)的金屬棒內(nèi)電極2-金屬容器壁作外電極構(gòu)成同心電容器導(dǎo)電液體液位測(cè)量1-帶絕緣套的金屬棒作內(nèi)電極2-絕緣套管4-導(dǎo)電液體作3-外電極粘度大的液體容易粘上，造成虛假液位組成：測(cè)量電極和測(cè)量電路組成非導(dǎo)電液體液位測(cè)量非導(dǎo)電固體料位44測(cè)量電路（電容的檢測(cè)）：有交流電橋法、充放電法和諧振電路法特點(diǎn)：可以輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送；電容式物位計(jì)一般不受真空、壓力、溫度等環(huán)境條件的影響；安裝方便、結(jié)構(gòu)牢固，易維修；價(jià)格較低。但不適合于以下介質(zhì)：介電常數(shù)隨溫度等影響而變化、介質(zhì)在電極上有沉積或附著、介質(zhì)中有氣泡產(chǎn)生等。測(cè)量電路（電容的檢測(cè)）：有交流電橋法、充放電法和諧振電路法452.超聲式物位計(jì)原理利用聲波的某些特性制成。如聲波阻斷式—固體、液體或氣體對(duì)聲波的吸收能力不同（氣體最大），由接收的超聲波可知物體是否達(dá)到預(yù)定位置，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警或定位檢測(cè)。而回波測(cè)距法—聲波在介質(zhì)中的傳播有一定的速度，但在密度不同的介質(zhì)分界面處會(huì)產(chǎn)生反射和折射。液面上聲波從發(fā)射到接受回波的時(shí)間間隔與物位高低成比例，從而測(cè)得液位分類（針對(duì)回波測(cè)距法）固介式、液介式、氣介式組成超聲換能器（由壓電材料制稱，完成電能和超聲能的可逆轉(zhuǎn)換，可以是接、收分開(kāi)的雙探頭方式也可以是自發(fā)自收的單探頭方式）和電子裝置（用于產(chǎn)生電信號(hào)以激勵(lì)超聲換能器發(fā)射超聲波，并接收和處理經(jīng)超聲換能器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)。）2.超聲式物位計(jì)46補(bǔ)償由于超聲波在介質(zhì)中的傳播速度易受溫度和成分變化的影響，從而影響物位的測(cè)量，因此需要補(bǔ)償?？梢栽诔晸Q能器附近安裝溫度傳感器，自動(dòng)補(bǔ)償因溫度變化對(duì)物位測(cè)量的影響，還可以使用校正器，定期校正聲速。特點(diǎn)無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件，安裝維修方便；超聲換能器壽命長(zhǎng)；可以實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，適合于有毒、高粘度及密閉容器物位的測(cè)量；對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用廣泛H探頭如圖為液介式超聲波物位計(jì)的測(cè)量原理。補(bǔ)償由于超聲波在介質(zhì)中的傳播速度易受溫度和成分變化的影響473.核輻射式物位計(jì)原理射線在穿透物質(zhì)時(shí)，它的強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度指數(shù)降低，只要測(cè)出通過(guò)物質(zhì)前后的輻射強(qiáng)度，就可知厚度（物位）。射線射入一定厚度的介質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度與厚度的關(guān)系：

不同的介質(zhì)對(duì)射線的吸收能力不同，當(dāng)射線源與被測(cè)介質(zhì)確定后，則I0和μ（吸收系數(shù)）

確定，測(cè)量射線通過(guò)物體后的輻射強(qiáng)度I即可測(cè)得物位。3.核輻射式物位計(jì)不同的介質(zhì)對(duì)射線的吸收能力不4