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1、第第33章章 物位检测方法及仪表物位检测方法及仪表本讲稿第一页，共二十二页第三章第三章检测仪表及传感器检测仪表及传感器本讲稿第二页，共二十二页*昆明理工大学知识结构知识结构本讲稿第三页，共二十二页*昆明理工大学压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表本章内容物位检测方法及仪表物位检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表数字式显示记录仪表数字式显示记录仪表本讲稿第四页，共二十二页*昆明理工大学第四节第四节 物位检测方法及仪表物位检测方法及仪表 第三章 检测仪表与传感器本讲稿第五页，共二十二页*昆明理工大学物位检测方法物位检测方法v应用浮力原理检测物位v应
2、用静压原理检测物位v应用超声波反射检测物位物位检测仪表物位检测仪表v超声波物位计本本章章主主要要内内容容本讲稿第六页，共二十二页*昆明理工大学 物位物位-指容器中的液体介质的液位、固体的料位或颗粒指容器中的液体介质的液位、固体的料位或颗粒 物的料位和两种不同液体介质分界面的总称物的料位和两种不同液体介质分界面的总称 液位液位容器中的液体介质的高低容器中的液体介质的高低料位料位容器中固体或颗粒状物质的堆积高度容器中固体或颗粒状物质的堆积高度 物位检测的作用物位检测的作用确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算；确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算；为了监视或控
3、制容器的物位，使它保持在规定的范围内；为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内；对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。物位的基本概念物位的基本概念本讲稿第七页，共二十二页*昆明理工大学应用浮力原理检测物位应用浮力原理检测物位应用静压原理检测物位应用静压原理检测物位 应用超声波反射检测物位应用超声波反射检测物位 物物位位检检测测方方法法本讲稿第八页，共二十二页*昆明理工大学应用浮力原理检测物位应用浮力原理检测物位利用漂浮于液面上的浮标或浸没于液体中的浮筒利用漂浮于液面上的浮标或浸没于液体中的浮筒对液位进行测量的。对液位
4、进行测量的。当液位变化时，前者产生相当液位变化时，前者产生相应的位移，而所受到的浮力维持不变，后者则发应的位移，而所受到的浮力维持不变，后者则发生浮力的变化。因此，只要检测出浮标的位移或生浮力的变化。因此，只要检测出浮标的位移或浮筒所受到的浮力的变化，就可以知道液位的高浮筒所受到的浮力的变化，就可以知道液位的高低。低。恒浮力法液位测量示意图 测量原理测量原理本讲稿第九页，共二十二页*昆明理工大学应用静压原理检测物位应用静压原理检测物位压力表测量液位原理 通过液柱静压的方法对液位进行测量的。通过液柱静压的方法对液位进行测量的。敞口容器敞口容器：多用直接测量容器底部压力的方法。如图所示，：多用直接
5、测量容器底部压力的方法。如图所示，测压仪表通过导压管与容器底部相连，由测压仪表的压力指测压仪表通过导压管与容器底部相连，由测压仪表的压力指示值，便可推知液位的高度。示值，便可推知液位的高度。其关系为其关系为式中式中 P P测压仪表指示值测压仪表指示值 H H液位的高度液位的高度液体的密度液体的密度g g重力加速度重力加速度 式中式中 P PA A、P PB B分别是液面上部介质压力和液面以下分别是液面上部介质压力和液面以下H H深度的液体压力。深度的液体压力。密密闭闭容容器器：测测量量容容器器底底部部压压力力，除除与与液液面面高高度度有有关关外外，还还与与液液面面上部介质压力有关，其关系为上部
6、介质压力有关，其关系为本讲稿第十页，共二十二页*昆明理工大学差压变送器测量液位时的零点迁移问题（差压变送器测量液位时的零点迁移问题（重点重点）安装位置条件不同存在着仪表零点迁移问题 特征：差压变送器的正压室取压口正好与容器特征：差压变送器的正压室取压口正好与容器的最低液位（的最低液位（Hmin=0Hmin=0）处于同一水平位置。作）处于同一水平位置。作用于变送器正、负压室的差压用于变送器正、负压室的差压PP与液位高度与液位高度H H的关系为的关系为P=HgP=Hg。当当H=0H=0时，正负压室的差压时，正负压室的差压P=0P=0，变送，变送 器输出信号为器输出信号为4mA4mA当当H=Hmax
7、H=Hmax时，差压时，差压Pmax=gHmaxPmax=gHmax，变送器的输出信号为变送器的输出信号为20 mA20 mA，无迁移无迁移本讲稿第十一页，共二十二页*昆明理工大学负迁移负迁移 差压变送器的正、负压室的压力分别为差压变送器的正、负压室的压力分别为 正、负压室的压差为正、负压室的压差为当被测液位当被测液位H=0H=0时，时，P=-P=-（h h2 2-h-h1 1）2 2g0g0，从而使变送器在H=0时输出电流大于4 mA；H=Hmax时，输出电流大于20 mA。本讲稿第十四页，共二十二页*昆明理工大学正迁移测量安装图正迁移测量安装图正迁移示意图正迁移示意图本讲稿第十五页，共二十
8、二页*昆明理工大学无迁移、正迁移和负迁移示意图无迁移、正迁移和负迁移示意图（a）无迁移 （b b）负迁移）负迁移 （c）正迁移0500042020007000P(Pa)-20003000I0(mA)某压力变送器的测量范围：05000Pa，固定差压 =2000Pa本讲稿第十六页，共二十二页*昆明理工大学【例】如图335所示，用差压变送器检测液位。已知 =1200kg/，=950kg/,=1.0m,=5.0m,液位变化的范围是03.0m，已知当地重力加速度为9.8m/，求差压变送器的量程和迁移量。解：当液位在03m变化时，差压的变化量为：Pa根据差压变送器的量程系列，可选择差变的量程为40KPa.
9、当H=0时，有 【例例】本讲稿第十七页，共二十二页*昆明理工大学 所以差变要进行负迁移，迁移量为37.24KPa，迁移后该差变的测量范围为 37.242.76KPa。【例例】本讲稿第十八页，共二十二页*昆明理工大学若采用DDZ-型仪表，则当变送器输出为4mA4mA时，表示H=0H=0,当I=20mA20mA时，H=403/35.28=3.4m,即实际可测量液位为：03.4m。若要求H=3.0m时差变输出为20mA,应如何处理？答：零点负迁移后，进行量程调整，使得当差压为-37.2435.28-1.96 KPa时，输出为20mA。【例例】本讲稿第十九页，共二十二页*昆明理工大学应用超声波反射检测
10、物位应用超声波反射检测物位根根据据超超声声波波从从发发射射到到接接收收反反射射回回波波的的时时间间间间隔隔大大小小与与被被测测介介质质高高度度成成比比例例关关系系的的原原理理，实实现现液液位位测测量量的。的。测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界面测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界面发射超声波，经过时间发射超声波，经过时间t t后，便可接收到从界面反射回来的回波信号。后，便可接收到从界面反射回来的回波信号。测量原理根据传声介质的不同可以分为：液介式、气介式、固介式三种。根据传声介质的不同可以分为：液介式、气介式、固介式三种。V-V-超声波在液体中的传播速度超声波在液
11、体中的传播速度H-H-从探头至界面的距离（被测介质物位高度）从探头至界面的距离（被测介质物位高度）T-T-超声波从探头发射至液面反射回来的时间超声波从探头发射至液面反射回来的时间本讲稿第二十页，共二十二页*昆明理工大学超声波物位计超声波物位计 超声波物位计由超声波发射、接收器（探头）及显示仪表组成。超声波物位计由超声波发射、接收器（探头）及显示仪表组成。超声波物位计原理框图 超超声声波波物物位位计计的的原原理理 物物位位计计以以微微处处理理机机80318031单单片片机机为为核核心心，进进行行超超声声波波的的发发射射、接接收收控控制制和和数数据据处处理理，具具有有声声速速温温度度补补偿偿功功能能及及自自动动增增益益控控制制功功能。能。本讲稿第二十一页，共二十二页*昆明理工大学放射线通过介质时，其强度衰减与物质的吸收系数和介质层厚度有关：目前，工业上使用的放射线物位计有连续连续式和间断间断式两种。核辐射式物位计核辐射式物位计本讲稿第二十二页，共二十二页