6-液位的测量...ppt
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1、2023/3/62023/3/6模块六模块六 液位的测量液位的测量储积的液体与上面的空气或其他气体的分界面统储积的液体与上面的空气或其他气体的分界面统称为液位,用来测量液位的仪表称为液位计。液位测称为液位,用来测量液位的仪表称为液位计。液位测量是利用液位传感器将非电量的液位参数转换为便于量是利用液位传感器将非电量的液位参数转换为便于测量的电量信号,通过电信号的计算和处理,可以确测量的电量信号,通过电信号的计算和处理,可以确定液位的高低。定液位的高低。液位检测在现代工业生产过程中具有重要地位。液位检测在现代工业生产过程中具有重要地位。一方面通过液位检测可确定容器里的原料、半成品或一方面通过液位检
2、测可确定容器里的原料、半成品或成品的数量;另一方面是通过检测,连续监视或调节成品的数量;另一方面是通过检测,连续监视或调节容器内流入和流出液体的平衡。容器内流入和流出液体的平衡。物位检测方法有直读法、浮力法、静压法、电容物位检测方法有直读法、浮力法、静压法、电容法、核辐射法、超声波法以及激光法、微波法等。法、核辐射法、超声波法以及激光法、微波法等。2023/3/6 模块六模块六 液位的测量液位的测量课题一课题一液位传感器液位传感器课题二课题二电容式液位传感器电容式液位传感器课题三课题三超声波液位传感器超声波液位传感器2023/3/6任务导入任务导入 在野外水位自动测量中,在野外水位自动测量中,
3、尤其是汛期雨水量尤其是汛期雨水量大时,水库工作人员随时要监测水位信息,以便大时,水库工作人员随时要监测水位信息,以便控制水位在警戒线以下,此时水库水位准确,可控制水位在警戒线以下,此时水库水位准确,可靠的测量是十分重要的。选择合适的液位计事关靠的测量是十分重要的。选择合适的液位计事关水库水位测量的准确度。水库水位测量的准确度。课题一课题一 位移传感器位移传感器2023/3/6浮子液位计原理简单、误差来源少浮子液位计原理简单、误差来源少,为水利为水利部门常用水位测量仪器部门常用水位测量仪器,适用于集水面积适用于集水面积较大的较大的水库水位观测。水库水位观测。浮子液位计的工作原理是什么?其结构、特
4、浮子液位计的工作原理是什么?其结构、特点如何?这就是我们本课题的任务目标。点如何?这就是我们本课题的任务目标。2023/3/6 知识点学习液位传感器的基本工作原理掌握液位传感器的基本测量方法 技能点掌握液位传感器的一般测量方法2023/3/6相关知识相关知识一、液位传感器一、液位传感器 2023/3/6浮力式液位检测的基本原理是通过测浮力式液位检测的基本原理是通过测量漂浮于被测液面上的浮子量漂浮于被测液面上的浮子(也称浮标也称浮标)随随液面变化而产生的位移来检测液位;或利液面变化而产生的位移来检测液位;或利用沉浸在被测液体中的浮筒用沉浸在被测液体中的浮筒(也称沉筒也称沉筒)所所受的浮力与液面位
5、置的关系来检测液位。受的浮力与液面位置的关系来检测液位。前者一般称为恒浮力式检测(或浮子式)前者一般称为恒浮力式检测(或浮子式)后者一般称为变浮力式检测。后者一般称为变浮力式检测。2023/3/62023/3/6二、恒浮力式浮子液位计1.浮标;浮标;2.磁铁;磁铁;3.铁芯;铁芯;4.导轮;导轮;5.非导磁管;非导磁管;6.浮球;浮球;7.连杆;连杆;8.转动轴;转动轴;9.称锤称锤10.杠杆杠杆 将浮子用绳索连接并悬挂在滑轮上,绳索的另一将浮子用绳索连接并悬挂在滑轮上,绳索的另一端挂有平衡重锤。浮子所受重力和浮力之差与平衡重端挂有平衡重锤。浮子所受重力和浮力之差与平衡重锤的重力相平衡,使浮子
6、漂浮在液面上。液面稳定后,锤的重力相平衡,使浮子漂浮在液面上。液面稳定后,浮子所受浮力不变。浮子所受浮力不变。2023/3/6三、变浮力式浮子液位计变浮力式液位测量是利用浮变浮力式液位测量是利用浮筒实现液位检测的。浮筒浸没在筒实现液位检测的。浮筒浸没在液体中,液面高度不同所受的浮液体中,液面高度不同所受的浮力不同,以此来检测液位的变化。力不同,以此来检测液位的变化。将空心金属浮筒挂在弹簧上,将空心金属浮筒挂在弹簧上,弹簧的另一端固定。弹簧因浮筒弹簧的另一端固定。弹簧因浮筒的浮力被的浮力被压缩。当液面变化时,压缩。当液面变化时,浮筒的浮力改变,浮筒的浮力、浮筒的浮力改变,浮筒的浮力、重力和弹簧的
7、弹力达到平衡时,重力和弹簧的弹力达到平衡时,浮筒停止移动。浮筒停止移动。2023/3/6 式中x0 弹簧由于浮筒重力 被压缩时弹簧长度 C 弹簧的刚度 浸没浮筒的液体 密度 由上式可知,当液位变化时,液位高度由上式可知,当液位变化时,液位高度H与浮筒位移变化量与浮筒位移变化量x成正比关系。因此变浮成正比关系。因此变浮力物位检测方法实质上就是将液位转换成敏感力物位检测方法实质上就是将液位转换成敏感元件浮筒的位移变化。元件浮筒的位移变化。2023/3/6 除此之外,还可以将浮筒所受到力通过除此之外,还可以将浮筒所受到力通过扭力管达到力矩平衡,把浮筒的位移变成扭扭力管达到力矩平衡,把浮筒的位移变成扭
8、力管的力管的角位移角位移,进一步用其他转换元件转换,进一步用其他转换元件转换为电信号,构成一个完整的液压计。为电信号,构成一个完整的液压计。浮筒式液压计应用广泛,结构简单,性浮筒式液压计应用广泛,结构简单,性能可靠不仅能检测液位,而且还能检测液体能可靠不仅能检测液位,而且还能检测液体分界面。应用于水利、污水处理、分界面。应用于水利、污水处理、制水行业、制水行业、循环水工艺、循环水工艺、其它工艺过程。其它工艺过程。2023/3/6任务实施任务实施 在本课题野外水位自动检测中,被测在本课题野外水位自动检测中,被测介质清晰干净、不混浊,环境温度变化不介质清晰干净、不混浊,环境温度变化不大,可以采用浮
9、子式液位计进行测量。大,可以采用浮子式液位计进行测量。电电缆式浮球液位开关缆式浮球液位开关是水利部门常用水位测是水利部门常用水位测量仪器,量仪器,它基于浮子式液位测量原理。它它基于浮子式液位测量原理。它的结构是注塑一体成型,结构坚固,价格的结构是注塑一体成型,结构坚固,价格低,寿命长。安装简单,安全可靠,无毒低,寿命长。安装简单,安全可靠,无毒环保,免维护。环保,免维护。2023/3/61.电缆式浮球结构尺寸电缆式浮球结构尺寸 2023/3/62、技术参数、技术参数测量精度测量精度5mm(绝对误差)(绝对误差)测量范围测量范围06000mm工作压力工作压力1.6,2.5,4.0,6.4,10.
10、0,16.OMPa工作温度工作温度120介质密度介质密度0.45g/cm3(介质压力介质压力6.4MPa),0.70g/cm3(介质压力介质压力10.OMPa)介质粘度介质粘度1S(10-4m2/s)2023/3/63、测量安装说明、测量安装说明浮球动作长度浮球动作长度“a”必须小于槽壁与电缆之间必须小于槽壁与电缆之间距离距离“A”否则容易造成动作不正确。浮球控制之否则容易造成动作不正确。浮球控制之最低水位最低水位“d”必须大于泵的最低水位必须大于泵的最低水位“”,以以保护马达。保护马达。2023/3/64、电缆式浮球液位开关的优点、电缆式浮球液位开关的优点1.有双室和一个运动保护层使浮球绝对
11、有双室和一个运动保护层使浮球绝对密封密封;2.通过调整重块位置来调整开关点通过调整重块位置来调整开关点;3.非毒性材料及非水银微动开关,可用非毒性材料及非水银微动开关,可用于饮用水行业于饮用水行业;4.外壳采用工程塑料,机械强度高外壳采用工程塑料,机械强度高;5.结构简单,使用方便,性价比高。结构简单,使用方便,性价比高。2023/3/6任务导入任务导入汽车油箱的油量多少关系汽车油箱的油量多少关系可持续行车的里程,是驾驶员可持续行车的里程,是驾驶员需要知道的重要参数。我们可需要知道的重要参数。我们可以从汽车的仪表盘的油量指示以从汽车的仪表盘的油量指示表读出油箱油量,那么油量是表读出油箱油量,那
12、么油量是如何测量的呢?如何测量的呢?课题二电容式液位传感器课题二电容式液位传感器 2023/3/6 大多数车辆选择电容式液位计进行大多数车辆选择电容式液位计进行测量。而电容式液位计工作原理是什么测量。而电容式液位计工作原理是什么?其结构、特点如何?指示表是如何准?其结构、特点如何?指示表是如何准确、及时的反映油箱油量的变化呢?这确、及时的反映油箱油量的变化呢?这就是我们本课题的任务目标。就是我们本课题的任务目标。2023/3/6 知识点学习电容式液位计的工作原理了解电容式液位计的性能特点及其适用场合 技能点掌握电容式液位计的使用、测量方法2023/3/6相关知识相关知识一、电容式液位传感器工作
13、原理2023/3/6电容式液位计是利用被测电容式液位计是利用被测介质面的变化引起电容变化介质面的变化引起电容变化的一种变介质型电容传感器。的一种变介质型电容传感器。检测非导电介质的电容液位检测非导电介质的电容液位计,当被测液面高度变化时,计,当被测液面高度变化时,两同轴电极间的介电常数将两同轴电极间的介电常数将随之发生变化,从而引起电随之发生变化,从而引起电容量的变化。容量的变化。2023/3/6二、电容式液位传感器测量电路电容式液位传感器由于电容式液位传感器由于受本身结构尺寸及测量对象受本身结构尺寸及测量对象的介电系数等限制,电容量的介电系数等限制,电容量通常不大,液位变化引起的通常不大,液
14、位变化引起的电容变化值更小,往往只有电容变化值更小,往往只有几个皮法到几百皮法。因此几个皮法到几百皮法。因此要准确而无干扰地测量这些要准确而无干扰地测量这些电容及其变化值,必须正确电容及其变化值,必须正确设计测量线路。设计测量线路。2023/3/6三、电容式液位传感器的特点1、性能参数性能参数n温度范围:温度范围:201000;n压力范围:压力范围:50MPa以下;以下;n测量范围:测量范围:02.0m;n精度:精度:0.12。2、应用范围应用范围n限位点设置的控制和报警;限位点设置的控制和报警;n连续测量液位及储量;连续测量液位及储量;n用于各种同性质的液体及固体散粒;用于各种同性质的液体及
15、固体散粒;n用于易燃易爆区。用于易燃易爆区。2023/3/6四、电容式液位传感器类型、结构(1)缆式)缆式适用于各种导电水溶液的液位测量。如开口适用于各种导电水溶液的液位测量。如开口容器、小口容器、深井、狭缝等场合。容器、小口容器、深井、狭缝等场合。(2)杆式)杆式适用于粘度不大、不易结垢的酸、碱、盐的适用于粘度不大、不易结垢的酸、碱、盐的水溶液等导电介质的液位测量。如开口或有压容器。探杆外覆水溶液等导电介质的液位测量。如开口或有压容器。探杆外覆聚四氟乙烯材料,耐强腐和耐高温。聚四氟乙烯材料,耐强腐和耐高温。(3)筒式)筒式适用于粘度不大的非导电介质的液位测量。适用于粘度不大的非导电介质的液位
16、测量。如开口或有压容器。探杆内外电极采用不锈钢管。如开口或有压容器。探杆内外电极采用不锈钢管。(4)绝缘筒式)绝缘筒式适用于测量各种对不锈钢无腐蚀作用适用于测量各种对不锈钢无腐蚀作用的导电、非导电、半导电介质的液位。内电极为不锈钢外覆聚的导电、非导电、半导电介质的液位。内电极为不锈钢外覆聚四氟乙烯材料制成,外电极为不锈钢制成。四氟乙烯材料制成,外电极为不锈钢制成。(5)双杆式)双杆式适用于强腐蚀性介质,要求介质的电导率适用于强腐蚀性介质,要求介质的电导率10-3s/m。(6)裸杆式)裸杆式适用于非导电介质,如粉、料、粒。适用于非导电介质,如粉、料、粒。1、传感器类型、传感器类型2023/3/6
17、 2、外型结构、外型结构 2023/3/6五、电容式液位传感器安装方法 安装方式除双杆式之外,均可选择螺纹、法兰安装方式除双杆式之外,均可选择螺纹、法兰或支架三种安装方式。或支架三种安装方式。2023/3/6任务实施任务实施 油箱油量检测系统如图油箱油量检测系统如图所示。它由电容式液位传感所示。它由电容式液位传感器、电阻一电容电桥、放大器、电阻一电容电桥、放大器、两相电机、减速器及显器、两相电机、减速器及显示装置等组成。电容式液位示装置等组成。电容式液位传感器作为电桥的一个臂,传感器作为电桥的一个臂,Co为标准电容器,为标准电容器,R1和和R2为标准电阻,为标准电阻,RP为调整电为调整电桥平衡
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