《物位测量》PPT课件.ppt

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1、物位检测及仪表物位检测及仪表第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表玻璃液位计玻璃液位计 差压式液位计差压式液位计 物位检测及仪表物位检测及仪表物位物位液体介质液面的高低液体介质液面的高低两种液体介质的分界面的高低两种液体介质的分界面的高低固体块、散粒状物质的堆积高度固体块、散粒状物质的堆积高度液位计液位计界面计界面计料位计料位计物物位位计计液位液位界面界面料位料位物位检测物位检测确定储存量确定储存量物料平衡物料平衡保证产量保证产量经济核算经济核算物位检测及仪表物位检测及仪表物位检测的物位检测的主要方法主要方法u静压式物位检测静压式物位检测u浮力式物位检测浮力式物位检测u电气式物位检测电气式

2、物位检测u声学式物位检测声学式物位检测u射线式物位检测射线式物位检测u光学式物位检测光学式物位检测直接测量：直读式液位计直读式液位计间接测量物位检测及仪表物位检测及仪表物位检测的物位检测的主要方法主要方法1 1静压式物位检测静压式物位检测 根根据据流流体体静静力力学学原原理理，静静止止介介质质内内某某一一点点的的静静压压力力与与介介质质上上方方自自由由空空间间压压力力之之差差与与该该点点上上方方的的介介质质高高度度成成正正比比，因因此此可可利利用用差差压压来检测液位，这种方法一般只用在液位的检测。来检测液位，这种方法一般只用在液位的检测。2 2浮力式物位检测浮力式物位检测 利利用用漂漂浮浮于于

3、液液面面上上浮浮子子随随液液面面变变化化位位置置，或或者者部部分分浸浸没没于于液液体体中中物物质质的的浮浮力力随随液液位位变变化化来来检检测测液液位位，前前者者称称为为恒恒浮浮力力法法，后后者者称称变浮力法，二者均用于液位的检测。变浮力法，二者均用于液位的检测。3 3电气式物位检测电气式物位检测 把把敏敏感感元元件件做做成成一一定定形形状状的的电电极极置置于于被被测测介介质质中中，则则电电极极之之间间的的电电气气参参数数，如如电电阻阻、电电容容等等，随随物物位位的的变变化化则则改改变变。这这种种方方法法既既可用于液位检测，也可用于料位检测。可用于液位检测，也可用于料位检测。物位检测及仪表物位检

4、测及仪表4 4声学式物位检测声学式物位检测 利利用用超超声声波波在在介介质质中中的的传传播播速速度度及及在在不不同同相相界界面面之之间间的的反反射射特特性性来来检检测测物物位位。液液位位和和料料位位的的检检测测都都可可以以用用此方法。此方法。5 5射线式物位检测射线式物位检测 放射性同位素所放出的射线穿过被测介质因被其吸放射性同位素所放出的射线穿过被测介质因被其吸收而减弱，吸收程度与物位有关。收而减弱，吸收程度与物位有关。6.6.光学式物位计光学式物位计 利用物位对光波的遮断和反射原理工作。可利用的利用物位对光波的遮断和反射原理工作。可利用的光源主要有普通白炽光或激光等。光源主要有普通白炽光或

5、激光等。物位检测及仪表物位检测及仪表一、直接测量法一、直接测量法 直接测量是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过标尺读出液位高度。下图所示的是玻璃管液位计。物位检测及仪表物位检测及仪表玻璃管液位计 玻玻璃璃液液位位计计的的长长度度为为3003001200mm1200mm。可可就就地地指指示示较较低低的的敞敞口口或或密密闭闭容容器器的的液液位位。玻玻璃璃液液位位计计结结构构简简单单、价价廉廉、直直观观，适适于于现现场场使使用用。但但易易破破损损，内内表表面面沾沾污污，造造成成读读数数困困难难，不不便便于于远远传传和和调节。调节。物位检测及

6、仪表物位检测及仪表物位检测及仪表物位检测及仪表二、静压式物位检测二、静压式物位检测1 1、检测原理、检测原理 静压式物位检测方法是基于液体对容器底面产生的静压静压式物位检测方法是基于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成正比，因此通过测容器中液体的压力即可测力与液位高度成正比，因此通过测容器中液体的压力即可测算出液位高度。算出液位高度。若若PA为大气压，上式变为：为大气压，上式变为：当被测介质密度为已知时，两点的压当被测介质密度为已知时，两点的压力差力差P或或B点的表压力点的表压力P与液位高度与液位高度H成正成正比，这样就比，这样就把液位的检测转化为压力差或把液位的检测转化为压力差或压力的检测

7、压力的检测，选择合适的压力（差压）检，选择合适的压力（差压）检测仪表可实现液位的检测。测仪表可实现液位的检测。物位检测及仪表物位检测及仪表2 2、实现方法、实现方法 直接用压力检测仪表对液位进行检测。直接用压力检测仪表对液位进行检测。方法是将压力方法是将压力仪表通过引压导管与容器底侧零液位相连。仪表通过引压导管与容器底侧零液位相连。要求液体密度为定值，否则会引起误差。要求液体密度为定值，否则会引起误差。压压力力仪仪表表实实际际指指示示的的压压力力是是液液面面至至压压力力仪仪表表入入口口之之间间的的静静压压力力，当当压压力力仪仪表表与与取取压压点点（零零液液位位）不不在在同同一一水水平平位位置置

8、时，应对其位置高差而引起的固定压力进行修正。时，应对其位置高差而引起的固定压力进行修正。（1 1）被测对象为敞口容器）被测对象为敞口容器物位检测及仪表物位检测及仪表 下图为用于测量开口容器液位高度的三种压力式液位计。(a)压力表式液位计 (b)法兰式液位变送器 (c)吹气式液位计物位检测及仪表物位检测及仪表 容器下部的液体压力除与液容器下部的液体压力除与液位高度有关外，还与液面上部介位高度有关外，还与液面上部介质压力有关。可以用质压力有关。可以用测量差压测量差压的的方法来获得液位。方法来获得液位。差压检测法的差压指示值与液位高度有关差压检测法的差压指示值与液位高度有关与液体密度和差压仪表的安装

9、位置有关与液体密度和差压仪表的安装位置有关当这些因素影响较大时必须进行修正当这些因素影响较大时必须进行修正（2 2）被测对象为密闭容器）被测对象为密闭容器抵消了容器上部压力变化对测量的影响。抵消了容器上部压力变化对测量的影响。物位检测及仪表物位检测及仪表物位检测及仪表物位检测及仪表 引引压压导导管管易易被被腐腐蚀蚀或或堵堵塞塞，影影响响测测量量精精度度，应应用用法法兰兰式式压压力力（差差压压）变送器。变送器。敏敏感感元元件件为为金金属属膜膜盒盒，它它直直接接与与被被测测介介质质接接触触，省省去去引引压压导导管管，从从而而克克服服导导管管的的腐腐蚀蚀和和阻阻塞塞问问题题。膜膜盒盒经经毛毛细细管管

10、与与变变送送器器的的测测量量室室相相通通，它它们们所所组组成成的的密密闭闭系系统统内内充充以以硅硅油油，作作为为传传压压介介质质。为为了了毛毛细细管管经经久久耐耐用用，其其外部均套有金属蛇皮保护管。外部均套有金属蛇皮保护管。（3）对于具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大、易凝固的介质）对于具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大、易凝固的介质物位检测及仪表物位检测及仪表物位检测及仪表物位检测及仪表法兰式压力（差压）变送器物位检测及仪表物位检测及仪表3 3、量程迁移、量程迁移 无论是压力检测法还是差压法，均要求零液位与检测无论是压力检测法还是差压法，均要求零液位与检测仪表在同一水平高度，否则会产生附加静

11、压误差。仪表在同一水平高度，否则会产生附加静压误差。处理方法处理方法 对压力变送器进行零对压力变送器进行零点调整，使在只受附加静点调整，使在只受附加静压力时输出为压力时输出为“零零”。量程迁移量程迁移量程量程迁移迁移无迁移无迁移负迁移负迁移正迁移正迁移Hh物位检测及仪表物位检测及仪表（1 1）无迁移）无迁移保证正压室与零液位等高保证正压室与零液位等高当当H为零时，差压输出为零。为零时，差压输出为零。差压变送器的作用是将输入的差压信号转化为统一的差压变送器的作用是将输入的差压信号转化为统一的标准信号输出。标准信号输出。=0 P=0 I4 mA;=max P=Pmax 20 mA物位检测及仪表物位

12、检测及仪表（2 2）负迁移）负迁移形形成成原原因因：加加隔隔离离罐罐或或采采用用法法兰兰式测压差。式测压差。正压室：正压室：负压室：负压室：差压：差压：当当H=0时，差压的输出并不为零，而是时，差压的输出并不为零，而是-B。为使。为使H=0时，时，差变的输出为差变的输出为4mA，就要消除，就要消除-B的影响。称之为量程迁移。的影响。称之为量程迁移。由于要迁移量为负值，称为负迁移。由于要迁移量为负值，称为负迁移。物位检测及仪表物位检测及仪表例：用差压变送器检测液位，已知例：用差压变送器检测液位，已知1=1200Kg/m31=1200Kg/m3，2 2=950Kg/m=950Kg/m3 3，液位变

13、化范围为，液位变化范围为0 03m3m，若，求：差压，若，求：差压变送器的量程和迁移量；变送器的量程和迁移量；液位高度变化形成的差压值为：液位高度变化形成的差压值为：所所以以可可选选择择差差压压变变送送器器量量程程为为40kPa所所以以负负迁迁移移量量为为，即即将将差差压压变变送送器器的的零零点点调调为为。迁迁移移后后差差变变的测量范围为的测量范围为。物位检测及仪表物位检测及仪表（3 3）正迁移）正迁移正压室：正压室：负压室：负压室：压差：压差：当当H=0时，差压输出并不为时，差压输出并不为零，其值为零，其值为其迁移量为正值，所以称为正迁移。其迁移量为正值，所以称为正迁移。综上所述综上所述：正

14、负迁移的实质是改变变送器的零点，同时改：正负迁移的实质是改变变送器的零点，同时改变量程的上下限，而量程范围不变。变量程的上下限，而量程范围不变。形成原因：形成原因：变送器位置低于液面基准面。变送器位置低于液面基准面。物位检测及仪表物位检测及仪表（a）无迁移 （b）负迁移 （c）正迁移0500042020007000P(Pa)-20003000I0(mA)固定差压 =2000Pa某压力变送器的测量范围：05000Pa，物位检测及仪表物位检测及仪表4 4、差压式液位计特点、差压式液位计特点检测元件不占容器空间，而只需检测元件不占容器空间，而只需在容器侧壁上开两个引压孔。在容器侧壁上开两个引压孔。检

15、测元件无可动部件，安全方便，检测元件无可动部件，安全方便，使用可靠。使用可靠。采用法兰式结构还可以解决粘度采用法兰式结构还可以解决粘度大、易结晶、有悬浮物的介质液大、易结晶、有悬浮物的介质液位的测量。位的测量。在冬季使用时，必须采取保温措在冬季使用时，必须采取保温措施。施。物位检测及仪表物位检测及仪表三、三、浮力式物位检测浮力式物位检测恒浮力式恒浮力式检测的基本原理是通过测量漂浮于被测液检测的基本原理是通过测量漂浮于被测液面上的浮子（也称浮标）随液面变化而产生的位移。面上的浮子（也称浮标）随液面变化而产生的位移。变浮力式变浮力式检测是利用沉浸在被测液体中的浮筒（也检测是利用沉浸在被测液体中的浮

16、筒（也称沉筒）所受的浮力与液面位置的关系检测液位。称沉筒）所受的浮力与液面位置的关系检测液位。浮浮力力式式物物位位计计利利用用漂漂浮浮在在液液面面上上的的浮浮子子（也也称称浮浮标标）或或浸浸沉沉于于液液体体中中的的浮浮筒筒（也也称称沉沉筒筒）所所受受的的浮浮力力随随液液位位而而变变化化来进行液位测量的。来进行液位测量的。物位检测及仪表物位检测及仪表1、浮子式液位计：是一种、浮子式液位计：是一种恒浮力恒浮力式液位计。式液位计。（1）钢丝绳（或钢带）式浮子液位计）钢丝绳（或钢带）式浮子液位计通过测量通过测量漂浮于被测液面上的浮子（浮漂浮于被测液面上的浮子（浮标）随着液面的变化而上下移动而产生的位标

17、）随着液面的变化而上下移动而产生的位移来检测液位高低，其所受浮力的大小一定。移来检测液位高低，其所受浮力的大小一定。即检测浮子所在位置可知液面高低。即检测浮子所在位置可知液面高低。浮子形状常见有圆盘形、圆柱形和球形浮子形状常见有圆盘形、圆柱形和球形等。浮子通过滑轮和绳带与平衡重锤连接，绳带的拉力与浮子的重量等。浮子通过滑轮和绳带与平衡重锤连接，绳带的拉力与浮子的重量及浮力相平衡，以维持浮子处于平衡状态而漂在液面上，平衡重锤位及浮力相平衡，以维持浮子处于平衡状态而漂在液面上，平衡重锤位置即反映浮子的位置，从而测知液位。置即反映浮子的位置，从而测知液位。（一）恒浮力式物位检测（一）恒浮力式物位检测

18、 恒浮力式物位检测包括恒浮力式物位检测包括浮子式浮子式、浮球浮球式式和和翻板式翻板式等各种方法。等各种方法。物位检测及仪表物位检测及仪表钢带浮球式液位计钢带浮球式液位计 右图为直读式钢带浮子式液位计，这是一种最简单的液位计，一般只能就地显示。物位检测及仪表物位检测及仪表 杠杆浮球式液位计分为杠杆浮球式液位计分为内浮式内浮式和和外浮式外浮式。使用时若有沉。使用时若有沉淀物或凝结物附在浮球上，要重新淀物或凝结物附在浮球上，要重新调整平衡锤调整平衡锤的位置，校正的位置，校正零位。这类仪表变化灵活，容易适应介质的温度、压力、粘零位。这类仪表变化灵活，容易适应介质的温度、压力、粘度等条件。但受机械杠杆长

19、度的限制，测量范围较小。度等条件。但受机械杠杆长度的限制，测量范围较小。（2 2）杠杆浮球式液位计）杠杆浮球式液位计1-浮球 2-连杆 3-转动轴 4-平衡锤 5-杠杆 6-指针 7-标尺物位检测及仪表物位检测及仪表浮球液位计浮球液位计物位检测及仪表物位检测及仪表 翻翻板板式式液液位位计计的的翻翻版版由由极极薄薄的的导导磁磁金金属属制制成成，两两面面涂涂以以显显著著不不同同的的颜颜色色。当当磁磁性性浮浮子子随随液液面面升升降降时时，带带动动翻翻板板绕绕小小轴轴翻翻转转。两两种种颜颜色色的的分分界界点点即为液位。即为液位。2翻板式液位计翻板式液位计物位检测及仪表物位检测及仪表翻板式液位计工作原理

20、动画演示翻板式液位计工作原理动画演示物位检测及仪表物位检测及仪表浮浮筒筒式式液液位位计计的的检检测测元元件件是是浸浸没没于于液液体体中中的的浮浮筒筒（或或沉沉筒筒）。浮浮筒筒所所受受浮浮力力随随液液位位发发生生变变化化。此此浮浮力力变变化化再再以以力力或或位位移移变变化化的的形形式式，带带动动电电动动或或气气动动元元件件发发出出信信号号给给显显示示仪仪表表以以显显示示液液位位，也也可可以以实实现现液液位位的的报报警警和和调调节节。真真空空对象、易汽化的液体对象、易汽化的液体宜选用浮筒式仪表。宜选用浮筒式仪表。浮筒式液位计浮筒式液位计（二）变浮力式物位检测（二）变浮力式物位检测 变浮力式物位检测

21、方法中典型的变浮力式物位检测方法中典型的敏感元敏感元件是浮筒件是浮筒，它是利用浮筒由于被液体浸没高，它是利用浮筒由于被液体浸没高度不同以致所受的浮力不同来检测液位的变度不同以致所受的浮力不同来检测液位的变化。化。物位检测及仪表物位检测及仪表 将将一一质质量量为为m的的浮浮筒筒悬悬挂挂在在弹弹簧簧上上，弹弹簧簧的的下下端端被被固固定定，当当测测量量桶桶内内无无水水时时，浮浮筒筒的的重重力力与与弹弹簧簧力力达达到到平平衡时，有：衡时，有：当当测测量量筒筒内内有有一一定定高高度度的的液液位位H时，浮筒受到液体的浮力上浮，时，浮筒受到液体的浮力上浮，根据力平衡：根据力平衡：物位检测及仪表物位检测及仪表

22、一般一般 即即从而被测液位从而被测液位H可表示为可表示为即即弹弹簧簧的的位位移移量量与与液液位位成成正正比比。弹弹簧簧的的顶顶端端连连接接有有一一铁铁芯芯，铁铁芯芯随随着着弹弹簧簧的的位位移移在在差差动动变变压压器器内内上下移动输出位移信号。上下移动输出位移信号。物位检测及仪表物位检测及仪表物位检测及仪表物位检测及仪表 电气式物位检测方法是利用敏感元件直接把物电气式物位检测方法是利用敏感元件直接把物位变化转换为电参数的变化。位变化转换为电参数的变化。按工作原理不同又可按工作原理不同又可分为电阻式、电感式和电容式。分为电阻式、电感式和电容式。特点：特点：测量无摩擦件和可动部件，信号转换、测量无摩

23、擦件和可动部件，信号转换、传送方便，便于远传，工作可靠，且输出可转换为传送方便，便于远传，工作可靠，且输出可转换为统一的电信号，与电动单元组合仪表配合使甩，可统一的电信号，与电动单元组合仪表配合使甩，可方便地实现液位的自动检测和自动控制。方便地实现液位的自动检测和自动控制。四、四、电气式物位检测电气式物位检测物位检测及仪表物位检测及仪表 电电容容物物位位测测量量仪仪表表是是将将物物位位的的变变化化转转换换成成电容量的变化来进行物位测量的仪表。电容量的变化来进行物位测量的仪表。（一）电容式物位传感器（一）电容式物位传感器 在在电电容容器器的的极极板板之之间间，充充以以不不同同介介质质时时，电电容

24、容量量的的大大小小不不同同。因因此此可可通通过过电电容容量量的的变变化化来检测液位、料位和界位。来检测液位、料位和界位。物位检测及仪表物位检测及仪表LdD 电容式物位传感器是由两个同轴圆筒极板组成的电电容式物位传感器是由两个同轴圆筒极板组成的电容器。若在两圆筒之间充以介电常数为容器。若在两圆筒之间充以介电常数为的介质时的介质时,则此则此电容器的电容量电容器的电容量C为为 1、测量的基本原理、测量的基本原理介电常数介电常数 当当当当 D D 和和和和 d d 一定时，电容量一定时，电容量一定时，电容量一定时，电容量 C C 的大的大的大的大小与极板的长度小与极板的长度小与极板的长度小与极板的长度

25、 L L 和介质的介电常数和介质的介电常数和介质的介电常数和介质的介电常数 的乘积成比例。的乘积成比例。的乘积成比例。的乘积成比例。物位检测及仪表物位检测及仪表物位检测及仪表物位检测及仪表2 2、非导电液体液位测量、非导电液体液位测量 非非导导电电液液体体用用电电容容传传感感器器内内电电极极直直径径为为d的的金金属属棒棒，外外电电极极为为与与内内电电极极相相绝绝缘缘的的同同轴轴金金属属套套管管，工工作作时时电电介介质质为为被被测的非导电液体。测的非导电液体。当液位为零时，仪表调整零点，当液位为零时，仪表调整零点，其零点的电容为其零点的电容为 当液位上升为当液位上升为H时，电容量变为时，电容量变

26、为物位检测及仪表物位检测及仪表 当当圆圆筒筒形形电电容容器器的的几几何何尺尺寸寸L、R和和r保保持持不不变变，且且介介电电常常数数也也不不变变时时，电电容容器器电电容容增增量量C与与电电极极被被介介电电常常数数为为2的的介介质质所所浸浸没没的的高高度度H成成正正比比关关系系。另另外外，两两种种介介质质的的介介电电常常数数的的差差值值（21）越越大大，则则C也也越越大大，说说明明相相对对灵灵敏敏度越高。度越高。结论结论结论结论物位检测及仪表物位检测及仪表41物位检测及仪表物位检测及仪表 右图为用于测量右图为用于测量非导非导电介质电介质的同轴双层电极电的同轴双层电极电容式液位计。内电极和与容式液位

27、计。内电极和与之绝缘的同轴金属套组成之绝缘的同轴金属套组成电容的两极，外电极上开电容的两极，外电极上开有很多流通孔使液体流入有很多流通孔使液体流入极板间。极板间。图中：图中：1 1、2-2-内外电极内外电极 3-3-绝缘套；绝缘套；4-4-流通孔。流通孔。物位检测及仪表物位检测及仪表3 3、导电液体物位测量、导电液体物位测量 内内电电极极为为直直径径为为d的的金金属属棒棒，外外套套绝绝缘缘管管或或涂涂以以搪搪瓷瓷作作为为电电介介质和绝缘层。质和绝缘层。LHHdDD00物位检测及仪表物位检测及仪表 电电容容物物位位计计在在测测量量导导电电液液时时，采采用用的的是是变变面面积积的的方方法法。此此时

28、时变变送送器器电电极极是是电电容容极极板板之之一一，被被测测的的导导电电液液是是电电容容的的另另一一个个电电极极，变变送送器器探探头头的的包包覆覆绝绝缘缘材材料料是是一一个个介介电电常常数数固固定定的的电电介介质质。物物料料的的高高低低决定了电容极板面积的大小，而改变了电容值。决定了电容极板面积的大小，而改变了电容值。物位检测及仪表物位检测及仪表 棒棒状状电电极极（金金属属管管）外外面面包包裹裹聚聚四四氟氟乙乙烯烯套套管管，当当被被测测液液体体的的液液面面上上升升时时，引引起起棒棒状状电电极极与与导导电电液液体体之之间间的电容变大。的电容变大。聚四氟乙烯外套聚四氟乙烯外套物位检测及仪表物位检测

29、及仪表 右图为用来测量导电右图为用来测量导电介质的单电极电容液位计，介质的单电极电容液位计，它只用一根电极作为电容它只用一根电极作为电容器的内电极，一般用紫铜器的内电极，一般用紫铜或不锈钢，外套聚四氟乙或不锈钢，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，而导电液体和容器缘层，而导电液体和容器壁构成电容器的外电极。壁构成电容器的外电极。1-内电极；2-绝缘套 安装形式安装形式物位检测及仪表物位检测及仪表4 4、料位的测量、料位的测量 因因为为固固体体摩摩擦擦很很大大，容容易易“滞滞留留”，所所以以一一般般不不用用双双层层式式电电极极。对对于于非非导导体体固固体体料料位位，可可

30、以以采采用用电电极极棒棒和和容容器器壁壁为为两两电电极极，以以被被测测物物料料做做为为电电介介质质的电容器来测量。的电容器来测量。1金属电极棒；2容器壁 料位检测电容量变化与料位升降电容量变化与料位升降的关系为的关系为物位检测及仪表物位检测及仪表与与物物料料密密度度无无关关。适适合合应应用用于于多多种种导导电电、非非导导电电液液体体、固体颗粒的连续料位测量。固体颗粒的连续料位测量。可可以以用用在在高高压压、真真空空、高高温温、低低温温、强强震震动动及及应应用用于于强强腐蚀液体等恶劣环境中。腐蚀液体等恶劣环境中。体体积积小小巧巧、结结构构简简单单、动动态态性性能能好好、灵灵敏敏度度高高、分分辨辨

31、率率强。强。两线制输出功耗小、使用简便。两线制输出功耗小、使用简便。工作时无可动部件，工作可靠。工作时无可动部件，工作可靠。电容物位计价格低廉、经济耐用。电容物位计价格低廉、经济耐用。5、电容物位计特点、电容物位计特点物位检测及仪表物位检测及仪表6 6、电容式物位计使用注意事项、电容式物位计使用注意事项（1）电极必须垂直安装，安装前要校直。（2）注意不要把电极安放在管口、孔、凹坑等里面，以防止介质停留而造成误动作。（3）仪表的同轴电缆心线不允许进水，必须严格予以注意。（4）同轴电缆不许切断和加长，因为在校验中已计入初始电容量，否则将影响零点和整个线性。（5）当被测介质改变后（指浓度和温度与仪表

32、调整时的被测介质相比），需重新调整仪表（即校核仪表的零点和满刻度值）。（6）当周围温度与调整时的温度偏离过大时，则必须重新调整仪表，以减小温度的附加误差。也可将显示仪表安放在周围环境温度变化较小的室内。物位检测及仪表物位检测及仪表（二）电阻式物位计（二）电阻式物位计1 1、电阻式液位计、电阻式液位计2 2、电阻式料位计、电阻式料位计物位检测及仪表物位检测及仪表1.1.电阻式液位计电阻式液位计 电阻式液位计既可进行定点液位控制，也可进行连续测量。所谓定点控制是指液位上升所谓定点控制是指液位上升或下降到一定位置时引起电路的接通或断开，或下降到一定位置时引起电路的接通或断开，引发报警器报警。引发报警

33、器报警。电阻式液位计的原理是基于液位变化引起电极间电阻变化，由电阻变化反映液位情况。物位检测及仪表物位检测及仪表 右右图图为为用用于于连连续续测测量量的的电电阻阻式式液液位位计计原理图。图中：原理图。图中：1-电阻棒；电阻棒；2-绝缘套；绝缘套；3-测量电桥测量电桥 物位检测及仪表物位检测及仪表 该该液液位位计计的的两两根根电电极极是是由由两两根根材材料料、截截面面积积相相同同的的具具有有大大电电阻阻率率的的电电阻阻棒棒组组成成，电电阻阻棒棒两两端端固固定定并并与与容器绝缘。整个传感器电阻为容器绝缘。整个传感器电阻为 该该传传感感器器的的材材料料、结结构构与与尺尺寸寸确确定定后后，K1、K2均

34、均为为常常数数，电电阻阻大大小小与与液液位位高高度度成成正正比比。电电阻阻的的测测量量可可用图中的电桥电路完成。用图中的电桥电路完成。物位检测及仪表物位检测及仪表 电电阻阻式式物物位位计计在在料料位位检检测测中中一一般般用用作作料料位位的的定定点点控控制制，因因此此也也称称作作电电极极接接触触式式物位计。物位计。测测量量时时物物料料上上升升或或下下降降至至某某一一位位置置时时，即即与与相相应应位位置置上上的的电电极极接接通通或或断断开开，使使该该路路信信号号发发生生器器发发出出报报警警或或控控制信号。制信号。2、电阻式料位计、电阻式料位计 电极接触式料位计电极接触式料位计 1-绝缘套；绝缘套；

35、2、3、4=电极电极 5-信号器；信号器；6-金属容器壁金属容器壁物位检测及仪表物位检测及仪表（三）电感式液位计（三）电感式液位计 XZLT01电感式液位变送器电感式液位变送器 电感式液位计利电感式液位计利用电磁感应现象，液用电磁感应现象，液位变化引起线圈电感位变化引起线圈电感变化，感应电流也发变化，感应电流也发生变化。电感式液位生变化。电感式液位计既可进行连续测量，计既可进行连续测量，也可进行液位定点控也可进行液位定点控制。制。物位检测及仪表物位检测及仪表 电电感感式式传传感感器器由由不不导导磁磁管管子子、导导磁磁性性浮浮子子及及线线圈圈组组成成。管管子子与与被被测测容容器器相相连连通通，管

36、管子子内内的的导导磁磁性性浮浮子子浮浮在在液液面面上上，当当液液面面高高度度变变化化时时，浮浮子子随随着着移移动动。线线圈圈固固定定在在液液位位上上下下限限控控制制点点，当当浮浮子子随随液液面面移移动动到到控控制制位位置置时时，引引起起线线圈圈感感应应电电势势变变化化，以以此此信信号号控控制制继继电电器器动动作作，可可实实现现上上、下下液液位的报警与控制。位的报警与控制。1、3-上下限线圈；上下限线圈；2-浮子浮子 物位检测及仪表物位检测及仪表液位计种类作用原理主要特点静压式玻璃管液位计连通器原理结构简单、价格低廉，易损坏，读数不明显压力表式液位计液位高度与液柱静压成正比适用于敞口容器，使用简

37、单压差式液位计基于液位升降时能造成液柱差的原理敞口容器或密闭容器都能使用，但要注意“零点迁移”问题浮力式浮标液位计浮标浮于液体中随液面变化而升降结构简单、价格低廉浮筒式液位计浮筒在液体中受到浮力而产生的位移与液位变化成正比结构简单、价格低廉电气式电容式液位计置于液体中电容，其值随液位高低而变化测量滞后小，能远距离传输，但z线路复杂，价格高电接点式液位计应用电极等电装置，当液面超过规定值时，发出电信号不能连续测量，用于要求不高的场合超声波液位计利用超声波在气体和液体中的衰减程度、穿透能力和辐射声阻抗等各不相同的性质非接触测量，准确性高，惯性小，但成本高液位检测仪表的种类及特点液位检测仪表的种类及

38、特点 物位检测及仪表物位检测及仪表1 1、声波检测原理、声波检测原理 声声学学式式物物位位检检测测方方法法就就是是利利用用声声波波的的性性质质，通通过过测测量量声声波波从从发发射射至至接接收收到到被被测测物物位位界界面面所所反反射射的的回回波波的的时时间间间间隔隔来来确确定定物位的高低。物位的高低。超超声声波波发发射射器器被被置置于于容容器器底底部部，当当它它向向液液面面发发射射短短促促的的脉脉冲冲时时，在在液液面面处处产产生生反反射射，回回波波被被超超声声接接收收器器接接收收。若若超超声声发发射射器器和和接接收收器器到到液液面面的的距距离离为为H，声声波波在在液液体体中中的的传传播播速速度度

39、为为v，则有如下简单关系：，则有如下简单关系：五、五、声学式物位检测声学式物位检测物位检测及仪表物位检测及仪表 按探头的工作方式可分为自发自收的自发自收的单探头方式单探头方式和收发分开的双探头方式收发分开的双探头方式。超声波液位计按传声介质不同，可分为气介式气介式、液介式液介式和固介式固介式三种；相互组合可以得到六种液位计的方案。2 2、基本方案、基本方案物位检测及仪表物位检测及仪表（a）液介式，探头固定安装在液体中最低液位之下。）液介式，探头固定安装在液体中最低液位之下。（b）气介式，探头安装在最高液位之上的空气或其它气体中。）气介式，探头安装在最高液位之上的空气或其它气体中。（c）固介式，

40、把一根传声固体棒插入液体中，上端要高出最）固介式，把一根传声固体棒插入液体中，上端要高出最高液位之上，探头安装在传声固体棒的上端。高液位之上，探头安装在传声固体棒的上端。采用采用自发自自发自收单探头收单探头方式测方式测量时的几种基本量时的几种基本方案方案物位检测及仪表物位检测及仪表 采用采用一发一收双探头一发一收双探头测量方式测量时的测量方式测量时的几种基本方案几种基本方案物位检测及仪表物位检测及仪表（d d）双探头液介式）双探头液介式 如果两探头的中心距为如果两探头的中心距为2a，声波从探头至液面的斜向路径为声波从探头至液面的斜向路径为S，探头至液面的垂直高度为，探头至液面的垂直高度为L，则

41、，则 一般情况下，两个探头安装很近，即一般情况下，两个探头安装很近，即a较小，所以在高较小，所以在高液位时液位时L值近似地与值近似地与S相等，因此仍可用相等，因此仍可用S公式计算公式计算L值，不值，不会产生较大的误差，但在低液位时会产生较大的计算误差。会产生较大的误差，但在低液位时会产生较大的计算误差。物位检测及仪表物位检测及仪表（e e）双探头气介式）双探头气介式 如果两探头的中心距为如果两探头的中心距为2a，声波从探头至液面的斜，声波从探头至液面的斜向路径为向路径为S，探头至液面的垂，探头至液面的垂直高度为直高度为L，则，则 一般情况下，两个探头安装很近，即一般情况下，两个探头安装很近，即

42、a较小，所以在高较小，所以在高液位时液位时L值近似地与值近似地与S相等，因此仍可用相等，因此仍可用S公式计算公式计算L值，不值，不会产生较大的误差，但在低液位时会产生较大的计算误差。会产生较大的误差，但在低液位时会产生较大的计算误差。物位检测及仪表物位检测及仪表（f f）双探头固介式）双探头固介式 采用两根传声固体，超声波从发射探头经第一根固采用两根传声固体，超声波从发射探头经第一根固体传至液面，再经液体传至第二根固体，然后沿第二根体传至液面，再经液体传至第二根固体，然后沿第二根固体传至接收探头。固体传至接收探头。物位检测及仪表物位检测及仪表五、其他物位仪表1 1、射线式物位检测射线式物位检测

43、2 2、射线式物位检测、射线式物位检测物位检测及仪表物位检测及仪表1 1、射线式物位检测、射线式物位检测 放射性同位素在蜕变过程中会放射出放射性同位素在蜕变过程中会放射出、三种射线。三种射线。射线的电离本领最强，但穿透能力最弱。射线的电离本领最强，但穿透能力最弱。射射线线是是电电子子流流，电电离离本本领领比比射射线线弱弱，而而穿穿透透能能力力较较射射线线强。强。射射线线是是一一种种从从原原子子核核中中发发出出的的电电磁磁波波，它它的的波波长长较较短短，不不带带电电荷荷，它它在在物物质质中中的的穿穿透透能能力力比比和和射射线线都都强强，但但电电离离本领最弱。本领最弱。由于射线的可穿透性，它们常被

44、用于情况特殊或环境条由于射线的可穿透性，它们常被用于情况特殊或环境条件恶劣的场合实现各种参数的非接触式检测，如位移、材料件恶劣的场合实现各种参数的非接触式检测，如位移、材料的厚度及成分、流体密度、流量、物位等。的厚度及成分、流体密度、流量、物位等。物位检测及仪表物位检测及仪表（1 1）检测原理）检测原理 当射线射入一定厚度的介质时，部分能量被介质所吸收，当射线射入一定厚度的介质时，部分能量被介质所吸收，所穿透的射线强度随着所通过的介质厚度增加而减弱，其变所穿透的射线强度随着所通过的介质厚度增加而减弱，其变化规律为：化规律为：式中：式中：I0、I射入介质前和通过介质后的射线强度；射入介质前和通过

45、介质后的射线强度；介质对射线的吸收系数；介质对射线的吸收系数；H为射线所通过的介质厚度。为射线所通过的介质厚度。当当射射线线源源和和被被测测介介质质一一定定时时，I0和和都都为为常常数数。测测出出通通过过介质后的射线强度介质后的射线强度I，便可求出被测介质的厚度，便可求出被测介质的厚度H。物位检测及仪表物位检测及仪表（2 2）检测系统组成）检测系统组成 射线式物位检测系统主要由射线式物位检测系统主要由射线源射线源、射线探测器射线探测器和和电子线路电子线路等部分组成。等部分组成。射线源射线源 主要从射线的种类、射线的强主要从射线的种类、射线的强度以及使用的时间等方面考虑选择合适度以及使用的时间等

46、方面考虑选择合适的放射性同位素和所使用的量。由于在的放射性同位素和所使用的量。由于在物位检测中一般需要射线穿透的距离较物位检测中一般需要射线穿透的距离较长，因此常采用穿透力较强的长，因此常采用穿透力较强的射线。射线。探测器探测器 射线探测器的作用是将其接收射线探测器的作用是将其接收到的射线强度转变成电信号，并输给下到的射线强度转变成电信号，并输给下一级电路。一级电路。电电子子线线路路 将将探探测测器器输输出出的的脉脉冲冲信信号号进进行处理并转换为统一的标准信号。行处理并转换为统一的标准信号。物位检测及仪表物位检测及仪表 核核辐辐射射能能穿穿透透较较厚厚的的钢钢板板和和其其他他固固体体，所所以以

47、这这类类仪仪表表可可进进行行不不接接触触测测量量，对对容容器器不不必必开开孔孔，能能在在强强光光、浓浓烟烟、高高压压、高高温温等等恶恶劣劣的的工工作作条条件件下下对对高高粘粘度度、易易爆爆、腐腐蚀蚀性性强强的的介介质质进进行行液液位位测测量量。这这是是其其他他类类型型的的物物位位仪仪表表不不能能与与之相比的优点。之相比的优点。但但核核辐辐射射影影响响人人体体健健康康，需需要要采采取取现现场场劳劳动动防防护护措措施施，这在一定程度上限制了核辐射物位仪表的推广应用。这在一定程度上限制了核辐射物位仪表的推广应用。（3 3）射线式物位检测的特点）射线式物位检测的特点物位检测及仪表物位检测及仪表2、微波

48、式物位计、微波式物位计 在电磁波谱中将波长为在电磁波谱中将波长为11000mm的电磁波的电磁波称为微波。称为微波。微波的特点微波的特点:(1)(1)在各种障碍物上能产生良好的反射，具有良好在各种障碍物上能产生良好的反射，具有良好的定向辐射性能；的定向辐射性能；(2)(2)在传输过程中受到粉尘、烟雾、火焰及强光的在传输过程中受到粉尘、烟雾、火焰及强光的影响小，具有很强的环境适应能力。影响小，具有很强的环境适应能力。物位检测及仪表物位检测及仪表图4-13 微波脉冲法原理示意图要使用导波管？要使用导波管？18物位检测及仪表物位检测及仪表1 1）反射式微波液位计）反射式微波液位计 利用微波反射的原理制

49、作的液位计，可以连续检利用微波反射的原理制作的液位计，可以连续检测与实现液位定点控制。测与实现液位定点控制。反射式微波液位计原理图反射式微波液位计原理图 物位检测及仪表物位检测及仪表 微波功率的测量通常可用热电偶或热阻等元件，微波功率的测量通常可用热电偶或热阻等元件，再配合相应的测量电路，最后经数据采集和信号处理再配合相应的测量电路，最后经数据采集和信号处理根据接收到的微波信号功率，显示和输出液位测量结根据接收到的微波信号功率，显示和输出液位测量结果。果。在测量环境有大量水蒸汽时，由于水（蒸汽）会对在测量环境有大量水蒸汽时，由于水（蒸汽）会对微波产生强烈吸收，因此可能会对测量结果产生较大微波产

50、生强烈吸收，因此可能会对测量结果产生较大的影响，对此应该引起足够重视。的影响，对此应该引起足够重视。物位检测及仪表物位检测及仪表2）调频连续波式物位计）调频连续波式物位计 下图是目前在工程应用较多的调频连续波式微波下图是目前在工程应用较多的调频连续波式微波物位（液位和料位）计。物位（液位和料位）计。调频式微波物位计调频式微波物位计 调频式微波液位计调频式微波液位计原理示意图原理示意图 物位检测及仪表物位检测及仪表 微微波波物物位位计计通通常常只只需需将将发发射射、接接收收天天线线装装在在被被测测料料仓（罐）上方，即可对物位进行连续测量。仓（罐）上方，即可对物位进行连续测量。抗抗机机械械噪噪声声