自动化检测仪表第7讲

1、第7章 物位检测自动检测技术及仪表控制系统7.1 物位的定义及物体检测仪表的分类7.2 常用物位检测仪表7.3 影响物位检测的因素7.1 物位的定义及物位检测仪表的分类（1）物位的定义 物位统指设备和容器中液体和固体物料的表面位置，是液位、料位、界位的总称。 液位：指设备和容器中液体介质表面的高低 料位：指设备和容器中所存储的块状、颗粒或粉 末状固体物料的堆积高度 界位：指界面的位置，液-液界面、液-固界面自动检测技术及仪表控制系统7.1 物位的定义及物位检测仪表的分类（2）物位检测仪表的分类 物位检测仪表按测量方式可以分为连续测量和定点测量两大类。 连续测量方式能持续测量物位的变化。 定点测

2、量方式只能检测物位是否达到上限、下限或某个特定的位置，定点测量仪表一般称为物位开关。自动检测技术及仪表控制系统（2）物位检测仪表的分类 按工作原理，物位检测仪表可分为： 直读式物位检测仪表 静压式物位检测仪表 浮力式物位检测仪表 机械接触式物位检测仪表 电气式物位检测仪表 其他物位检测方法自动检测技术及仪表控制系统7.1 物位的定义及物位检测仪表的分类7.2 常用物位检测仪表（1）静压式液位检测仪表 将液位的检测转化为静压力的检测： 当被测介质密度不变时，测量 差压值 和液位零点位置 ， 即可得知液位Bp自动检测技术及仪表控制系统BgHr=p=p-pAp7.2 常用物位检测仪表（1）静压式液位

3、检测仪表 压力、差压式液位计 对于敞口容器 为大气压力，在容器底部或侧面液位零点处引出压力信号，仪表指示的表压力即反映相应的液柱静压Ap自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（1）静压式液位检测仪表 压力、差压式液位计 对于密闭容器，可用差压计测量液位，差压计的正压侧与容器底部相连，负压侧与容器上部的气空间相连。自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（1）静压式液位检测仪表 压力、差压式液位计 压力引号的引出方式：法兰式 1容器 2差压计 3液位零面 4法兰 5毛细管自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（1）静压式液位检测仪表 压力、差压式液位计 由于仪表

4、安装位置的关系，仪表量程会出现一个附加值，需对读书进行修正：pHgh grr=自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表自动检测技术及仪表控制系统（1）静压式液位检测仪表 吹气式液位计 将一根吹气管插入至被测 液体最低位，使吹气管通 入一定的气体，使吹气管 中的压力与管口处液柱静 压力相等。用压力计测量 吹气管上端压力，就可测 得液位。7.2 常用物位检测仪表（2）浮力式物位检测仪表 浮子式液位计 浮子式液位计是一种恒浮力式液位计。作为检测元件的浮子漂浮在液面上，浮子随着液面的变化而上下移动，其所受浮力的大小保持一定，检测浮子所在位置可知液面高低。 浮子的形状常见有圆盘形、圆柱形和球形

5、等，其结构要根据使用条件和使用要求来设计。自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（2）浮力式物位检测仪表 浮子式液位计 浮子重锤液位计原理自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表自动检测技术及仪表控制系统（2）浮力式物位检测仪表 浮子式液位计 舌簧管式液位计结构原理图7.2 常用物位检测仪表自动检测技术及仪表控制系统（2）浮力式物位检测仪表 浮子式液位计 一种伺服平衡式浮子液位计7.2 常用物位检测仪表（2）浮力式物位检测仪表 浮筒式液位计 这是一种变浮力式液位计。作为检测元件的浮筒为圆柱形，部分沉浸于液体中，利用浮筒被液体浸没高度不同引起的浮力变化而检测液位。自动检测技

6、术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（2）浮力式物位检测仪表 浮筒式液位计 浮筒式液位计原理 浮筒由弹簧悬挂，下端固 定的弹簧受浮筒重力而压 缩，由弹簧的弹性力平衡 浮筒的重力。通过检测弹 簧的变形即浮筒的位移， 即可求出相应的液位高度。自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 电容式物位计 基于圆筒形电容器的电容值随 物位而变化，其检查元件是两 个同轴圆筒电极组成的电容器： 当圆筒形电极的一部分被物料 侵没时，两个电极之间的介电 常数随物位的变化而变化。自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 电容式物位计 非导电液位测量：

7、 同心套筒电极自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 电容式物位计 非导电液位测量： 同心电容器自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 电容式物位计 导电液位测量： 1内电极 2绝缘套管 3外电极 4导电液体 自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 超声式物位计 超声波在介质中传播时会被吸收而衰减。超声波在穿过两种不同介质的分界面时会产生反射和折射。 回波反射式超声波物位计的工作原理，就是利用发射的超声波脉冲将由被测物料的表面反射，测量从发射超声波到接收回波所需的时间，可以求出从探头到分界面的

8、距离，进而测得物位。 根据超声波传播介质的不同，超声式物位计可以分为固介式、液介式和气介式。它的组成主要有超声换能器和电子装置。自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 超声式物位计 超声液位检测原理 置于容器底部的超声波换 能器向液面发射短促的超 声波脉冲，经时间t后， 液面处产生的反射回波又 被超声波换能器接收。则 由超声波换能器到液面的 距离H可用下式求出： H=ct/2自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 核辐射式物位计 核辐射式物位计是利用核辐射线在穿透物质时将被衰减的现象来确定物位。射线射入一定厚度的介质时，其强度

9、随所通过介质厚度的增加呈指数规律衰减，有如下关系： 0HII e=自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 核辐射式物位计 当射线源与被测介质确定后，利用物位高度不同而改变射线吸收厚度的原理，测量射线辐射强度的变化即可测得物位。 核辐射式物位计主要由射线源及其防护容器、射线检测器及电子转换、指示电路组成。 射线源多选用穿透能力较强的射线源，通常选用钴或铯。射线检测器将射线强度转换为电信号输出。电子电路接收检测器输出的脉冲信号，进行转换处理后输出与被测物位相应的标准信号。 自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 核辐射式物位计 几

10、种核辐射式物位计的测量方式： 自动跟踪方式，通过电机带动射线源和接收器沿导轨随物位变化而升降，实现自动跟踪物位 自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 核辐射式物位计 几种核辐射式物位计的测量方式： 在容器外部的相应位置上安装射线源与接收器，射线通过容器中的介质时被吸收，当物位变化时其衰减程度将发生变化，测得辐射强度可知物位。自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 核辐射式物位计 几种核辐射式物位计的测量方式： 射线源多点组合方式自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 核辐射式物位计 几种核辐

11、射式物位计的测量方式： 接收多点组合自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 核辐射式物位计 几种核辐射式物位计的测量方式： 多点射源多点接收方式 自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 物位开关 进行定点测量的物位开关是用于检测物位是否达到预定高度，并发出相应的开关量信号。针对不同的被测对象，物位开关有多种型式，可以测量液位、料位、固-液分界面、液-液分界面，以及判断物料的有无等。物位开关的特点是简单、可靠、使用方便，适用范围广。自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 物位开关 进行定点测量的

12、物位开关是用于检测物位是否达到预定高度，并发出相应的开关量信号。 针对不同的被测对象，物位开关有多种型式，可以测量液位、料位、固-液分界面、液-液分界面，以及判断物料的有无等。 物位开关的特点是简单、可靠、使用方便，适用范围广。利用全反射原理可以制成开关式光纤液位探测器自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 物位开关 利用全反射原理可以制成开关式光纤液位探测器探测器。 光纤液位探头由LED光源、光电二极管和多模光纤等组成。 一般在光纤探头的顶端装有圆锥体反射器，当探头未接触液面时，光线在圆锥体内发生全反射而返回光电二极管；在探头接触液面后，将有部分光线透入液体

13、内，而使返回光电二极管的光强变弱。因此，当返回光强发生突变时，表明测头已接触液面，从而给出液位信号.自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 物位开关 光纤液位探测器的几种结构形式： a. Y形光纤结构，由Y形光纤和 全反射椎体以及光源和光电 二极管等组成。自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 物位开关 光纤液位探测器的几种结构形式 b. U形结构，在探头端部除去光 纤的包层，当探头浸入液体时，液 体起到包层的作用，于包层折射率 的变化使接收光强改变，其强度变 化与液体的折射率和测头弯曲形状 有关。自动检测技术及仪表控制系统7.2 常用物位检测仪表（3）其他物位测量仪表 物位开关 光纤液位探测器的几种结构形式 C. 右图所示探头端部是两根多模 光纤用棱镜耦合在一起，这种结构 的光调制深度最强，而且对光源和 光探测器件要求不高。自动检测技术及仪表控制系统7.3 影响物位测量的因素（1）液位测量的特点 稳定的液面是一个规则的表面，但是当物料有流进流出时，会有波浪使液面波动。在生产过程中还可能出现沸腾或起泡沫的现象使液面变得模糊。 大型容器中常会有各处