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1、第三章第四节物位检测及仪表本讲稿第一页，共十六页(3).浮力式物位仪表浮力式物位仪表:利用浮子高度随液位变化而变化的利用浮子高度随液位变化而变化的 原理而工作。原理而工作。(4).电磁式物位仪表电磁式物位仪表:使物位的变化转换为一些电量的变化使物位的变化转换为一些电量的变化,通过测电量的变化来测知物位。分为电阻式通过测电量的变化来测知物位。分为电阻式(电极式电极式)、电容式电容式和电感式。和电感式。(5).核辐射式物位仪表核辐射式物位仪表:利用核辐射透过物料时利用核辐射透过物料时,其强度随其强度随 物质层的厚度而变化的原理而工作。物质层的厚度而变化的原理而工作。(6).声波式物位仪表声波式物位
2、仪表:由于物位的变化引起声阻抗的变化、由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波反射距离的不同的原理而工作。声波的遮断和声波反射距离的不同的原理而工作。(7).光学式物位仪表光学式物位仪表:利用物位对光波的遮断和反射原理利用物位对光波的遮断和反射原理 而工作。而工作。3.物位检测仪表的分类物位检测仪表的分类(按工作原理按工作原理)本讲稿第二页，共十六页1.工作原理工作原理:利用容器内液体利用容器内液体产产生的静生的静压压力与液位高度成力与液位高度成正比的原理。正比的原理。p1=p+gH,p2=pp=p1-p2=gH二、差二、差压压式液位式液位变变送器送器本讲稿第三页，共十六页测量液位时测
3、量液位时,当当H=0时时,p=Z00,称为零点迁移。当称为零点迁移。当Z00 时时,为正迁移为正迁移,当当Z0 1(被测被测介质的密度介质的密度)(1).负迁移负迁移2.零点迁移问题零点迁移问题二、差二、差压压式液位式液位变变送器送器p+=2 gh1+1 gH+p0 p-=2 gh2+p0p=p+-p-=1gH-(h2-h1)2gp变送器正变送器正.负压室的压差；负压室的压差；H被测液位高度。被测液位高度。本讲稿第四页，共十六页对对于于DDZ-型差型差压变压变送器送器,输输出信号出信号为为420mA。+QoQi PAP0P0HP+P-(1).负迁移负迁移在无迁移在无迁移时时:H=0 p=0 I
4、0=4mA(差差压变压变送器的送器的输输出出)起始点起始点为为零。零。H=Hmax p=pmax I0=20mA。本讲稿第五页，共十六页当当H=0时时,p=Z0=-(h2-h1)2 g0,为为负零点迁移量负零点迁移量,变送器的输出变送器的输出I04mA。H=Hmax时时,p=gHmax+Z0,变送器输出变送器输出I00,变送器的输出变送器的输出I04mA；当当H=Hmax时时,p=gh+gHmax,变送器输出变送器输出I020mA。(2).正迁移正迁移因取压点与差压变送器安装因取压点与差压变送器安装不在不在同一高度同一高度,引起的引起的附加压差附加压差Z0,使液位使液位起始值不为零起始值不为零
5、。超出超出正常输出范围正常输出范围(4mA-20mA)。为了抵消为了抵消Z0的影响的影响,在差压变送器上在差压变送器上增加增加零点迁移弹簧零点迁移弹簧。本讲稿第七页，共十六页零点迁移的实质零点迁移的实质如图曲线如图曲线a为无迁移。为无迁移。曲线曲线b为负迁移。为负迁移。曲线曲线c为正迁移。为正迁移。通过零点迁移弹簧来实现的。通过零点迁移弹簧来实现的。零点迁移的零点迁移的实质实质:改变差压变送器的测量差压改变差压变送器的测量差压(即液位即液位)范围范围而其输出信号的范围不变而其输出信号的范围不变,量程不变。量程不变。本讲稿第八页，共十六页组组成成:由法由法兰兰式式测测量量头头(金属膜盒金属膜盒)
6、.毛毛细细管和管和变变送器送器组组成。成。分分类类:单单法法兰兰式和双法式和双法兰兰式。式。3.用法用法兰兰式差式差压变压变送器送器测测量液位量液位方法方法:在膜盒、毛在膜盒、毛细细管和管和测测量室量室所所组组成的封成的封闭闭系系统统内充有硅油内充有硅油,作作为传压为传压介介质质,使被使被测测介介质质不不进进入毛入毛细细管和管和变变送器内送器内,以免堵塞。以免堵塞。作用作用:测测量具有腐量具有腐蚀蚀性性.含固体含固体颗颗粒粒.粘度粘度大及易凝固等液体的液位。大及易凝固等液体的液位。本讲稿第九页，共十六页三、电容式物位传感器三、电容式物位传感器组成组成:两个同轴的圆筒形电极两个同轴的圆筒形电极,
7、中间充中间充以电介质组成圆筒形电容器。以电介质组成圆筒形电容器。如图如图,L-遮盖部分的长度遮盖部分的长度;d-内电极的外径内电极的外径;D-外电极的内径外电极的内径;-介质的介电常数介质的介电常数,则电容量为：则电容量为：当当D.d一定时一定时,则则 。1.测量原理测量原理:在电容器的极板之间在电容器的极板之间,充以不同介质时充以不同介质时,电容量电容量的大小就不同。可通过测电容量的变化来测物位。的大小就不同。可通过测电容量的变化来测物位。本讲稿第十页，共十六页当液位为零时当液位为零时,仪表调整零点仪表调整零点(或在某一起始液位调零也可或在某一起始液位调零也可),其零点的电容为：其零点的电容
8、为：2.液位的检测液位的检测 -空气介电系数空气介电系数;当液位上升为当液位上升为H时时,电容为：电容为：电容的变化为电容的变化为:Ki为比例系数。为比例系数。本讲稿第十一页，共十六页电电容量容量变变化与料位升降的关系化与料位升降的关系为为:3.料位的检测料位的检测D,d-分别为容器的内经和电极的外径；分别为容器的内经和电极的外径；,0-分别为物料和空气的介电系数。分别为物料和空气的介电系数。由于固体由于固体间间磨磨损损大大,易滞留易滞留,用用电电极棒及容器壁极棒及容器壁组组成成电电容器容器的两极的两极测测量非量非导电导电固体料位。固体料位。本讲稿第十二页，共十六页电容物位计的电容物位计的传感
9、器特点传感器特点:结构简单、使用方便。结构简单、使用方便。因电容变化量不大因电容变化量不大,要精确测量要精确测量,常通过电子线路常通过电子线路将电信号放大后再进行测量。将电信号放大后再进行测量。还应注意介质浓度、温度变化时还应注意介质浓度、温度变化时,其介电系数也其介电系数也要发生变化要发生变化,以便及时调整仪表以便及时调整仪表,达到测量目的。达到测量目的。本讲稿第十三页，共十六页本讲稿第十四页，共十六页四、核辐射式物位计四、核辐射式物位计测量原理测量原理:放射性同位素的辐射线射入一定厚度的介质时放射性同位素的辐射线射入一定厚度的介质时,部分粒子因克服阻力与碰撞动能消耗被吸收部分粒子因克服阻力
10、与碰撞动能消耗被吸收,另一部分粒另一部分粒子则透过介质。射线的透射强度随介质厚度增加而减弱。子则透过介质。射线的透射强度随介质厚度增加而减弱。关系式：关系式：-介质对放射线的吸收系数；介质对放射线的吸收系数；H-介质层的厚度介质层的厚度;I-穿过介质后的射线强度。穿过介质后的射线强度。不同介质吸收射线的能力是不同。不同介质吸收射线的能力是不同。固体吸收能力最强固体吸收能力最强,液体次之液体次之,气体最弱。气体最弱。本讲稿第十五页，共十六页特点特点:核辐射线特性不受温度、湿度、压力、电核辐射线特性不受温度、湿度、压力、电磁场等影响磁场等影响,适用于高温、高压容器、强腐蚀、适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、易结晶或沸腾状态的介质剧毒、有爆炸性、易结晶或沸腾状态的介质的物位测量的物位测量,还可测量高温融熔金属的液位。还可测量高温融熔金属的液位。所以可在高温、烟雾、尘埃、强光及强电磁所以可在高温、烟雾、尘埃、强光及强电磁场等环境下工作。但放射线对人体有害场等环境下工作。但放射线对人体有害,使用使用范围受到限制。范围受到限制。本讲稿第十六页，共十六页