过程测量仪表

过程测量仪表压力测量仪表温度测量仪表流量测量仪表液位测量仪表压力测量仪表压力是工业生产中的重要参数之一，为了保证生产正常运行，必须对压力进行检测和控制。实际上就是物理学中的压强，即垂直作用在单位面积上的力。1Pa就是1N的力作用在1平方米面积所产生的压力。即1Pa=1N/m2.1MPa=1000KPa=106Pa压力的单位：帕斯卡Pa压力分绝对压力、表压力和真空度（负压力）。A：绝对压力：被测介质作用在物体单位面积上的全部的压力称为绝对压力。B：表压：绝对压力值与大气压力之差称为表压。C：大气压力：地面上空气柱产生的平均压力，它随地理位置、海拔高度和气象情况而变化。当表压为正值时，称为压力。当表压力为负值时，此负值的绝对值称为真空度。返回一个标准大气压是表示在温度为0℃，水银的密度为13.5951g/cm3和重力加速度为980.665cm/s2时，高度为７６０mm的汞柱作用在底平面上的压力。换算关系：1pa=1N/m2=1.0197×10-5kgf/cm2(工程大气压at)1atm(标准大气压)＝１.０１３Χ１０５pa=1.033(工程大气压)（at）1mmH2O=9.80665pa≈9.81pa1mmHg=133.322pa≈1.333×102pa1工程大气压（kgf/cm2）=9.80665×104pa≈9.81×104pa1标准大气压（atm）=101325pa≈1.0133×105pa1巴（bar）=1000mbar=105pa

2.压力的测量方法1).机械式压力传感器机械式压力表是一种直读式仪表。如：液柱式压力计、活塞式压力计、弹性式压力表等。特点：结构简单、使用可靠、维护方便、故广泛用于工业中的压力测量，机械式压力表中常用的弹簧敏感元件，按其结构可分为弹簧管、波纹管、膜盒等。不同的结构形式适应不同的压力测量结范围。由于弹性元件的变形很小，所以需经过传动机构将变形变换放大后，带动指针显示被测值（也可将形变变换成电位器、电容、电感的阻抗变化或转换成差动变压器的输出电压变化实现电测）。随着科学技术的不断的发展，测量技术的自动化水平的提高，需要将被测压力转换为可供远传及压电测量系统。2).应变式压力传感器a、应变的基本概念由材料力学可知，构件（或木工件）在外力作用下发生变形的同时，在物体内部截面上将产生——相互作用力，称为内力，用N表示。在工程技术上通常将单位截面上的内力称为应力，δ（西格玛）∑，即：δ=N/S。应变在研究材料的变形时，又将单位长度的变形成为应变，用“”表示引起值较小，通常用微应变表示，在弹性范围内，应力和应变成正比的比例常数又称为材料的弹性横量，用E表示。b、基本工作原理导体或者半导体材料在外力作用下产生机械变形时，其电阻值也即将发生变化，这种现象称电阻应变效应。根据这种效应可将应变片粘贴于被测材料上。这样被测材料受到外力的作用产生的应变就会传递到应变片上，使应变片的电阻值发生变化，通过测量的应变片电阻就可得知被测量的大小。应变片就是利用应变效应制成的传感元件，一般分两种，金属电阻应变片和半导体应变片。是利用弹性元件先将压力转换成应力，然后再转换成应变，从而使应变片电阻发生变化，主要用于气体、液体动态和静态压力测量。3)．压电式压力传感器它的原理是基于某些晶体材料的压电效应。目前应用最多的压电材料有石英和钛酸钡等，当这些晶体受压力作用发生机械变形时，在其对应的两各侧面产生异性电荷，这就是压电效应。晶体上产生的电荷的大小与外部施加的压力成正比，即：q=ηpq—压电量p—外部施加压力η—压电常数特点：体积小，结构简单，不需外部电源，灵敏度和响应频率高，适用于动态压力测量。4)、霍尔式压力计霍尔式元件基于半导体材料是霍尔效应制成的敏感元件，它广泛用于测量压力、液位等非功率等电磁参数。霍尔式压力计：在介质压力的作用下，弹性元件产生位移，带动固定在弹性元件一端的霍尔元件，使它在磁场中产生同样的位移，当霍尔元件通有恒定的控制电流时，就产生与被测压力成正比的霍尔电势。注：由于波纹膜盒及霍尔器件的灵敏度很高，常用来测量微小压力。中高压测量一般采用弹簧管压力传感器.3、智能压力变送器（1）电容式压力变送器a.基本概念电容式压力变送器是根据变电容原理工作的压力检测仪表,是利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的容量,从而实现压力-电容的转换.通过变送环节将电容的变化量转化成标准的4-20mADC电流信号输出.b.

结构和原理原理如图所示，其核心部分是一个球面电容器。1，4—波纹隔离膜片；2，3—基座；5—玻璃层；6—金属膜；7—测量膜在检测膜片左右两室中充满硅油，当隔离膜片分别承受高压p1和低压p2时，硅油的不可压缩性和流动性，将差压△p=p1-p2传递到检测膜片的左右面上。由于检测膜片在焊接前加有预张力，所以当差压△p=0时十分平整，使定极板左右两个电容的电容量完全相等，C1=C2=C0电容量的差值△C=0。在有差压作用时，检测膜片发生变形，动极板向低压侧定级板靠近，同时远离高压侧定极板，使电容C1>C2，测出电容量的差值，其值大小与被测差压值成正比。采用差动电容器的优点是灵敏度高，线性好，并可减少由于介电常数受温度影响而引起的检测误差。（2）单晶硅谐振式压力变送器介绍横河川仪EJA系列智能变送器1、概述：EJA差压压力变送器是由日本横河电机株式会社于94年最新开发的高性能智能式变送器，采用了世界上最先进的单晶硅谐振式传感器技术。根据市场的需要，横河电机株式会社于98年对EJA变送器进行了改进，当年1月正式推出最新EJA***A系列智能变送器，它的性能在原有基础上有了更进一步的提高，如精度提高到±0.075%,过压影响提高到±0.03%/14Mpa,稳定性也有了明显提高等。2、EJA特点:单晶硅谐振式传感器．采用微电子机械加工高新技术(MEMS)．传感器直接输出频率信号，简化与数字系统的接曰．高精度，一般为±0.075％．高稳定性和高可靠性．连续10万次过压试验后影响量≤±0.03%/16MPa．连续工作五年不需调校零点.BRAIN/HART/FF现场总线三种通讯协议供选择．完善的自诊断及远程设定通讯功能．可无需三阀组而首接安装逆用．基本品的接液膜片材质为：哈氏合金C-276．外部零点/量程调校。3、工作原理由单晶硅谐振式传感器上的两个H形的振动梁分别将差压、压力信号转换为频率信号，送到脉冲计数器，再将两频率之差直接传递到CPU（微处理器）进行数据处理，经D/A转换器转换为与输人信号相对应的4一20mADC输出信号，并在模拟信号上叠加一个BRAIN或HART数字信号进行通信。膜盒组件中内置的特性修正存贮器存贮传感器的环境温度、静压及输人／喻出特性修正数据，经CPU运算，可使变送器获得优良的温度特性和静压特性及输入输出特性。通过I/O口与外部设备（如手持智能终端BT200或275以及DCS中的带通信功能的I/O卡）以数字通信方式传递数据，即高频2.4kHz(BRAIN协议）或4.2kHz(HART协议）数字信号叠加在4一20mA的信号线上。在进行通讯时，频率信号对4-20mA的信号不产生任何扰动影响。结构原理图2为单晶硅谐振传感器的核心部分，即在一单晶硅芯片上采用微电子机械加工技术（MEMS),分别在其表面的中心和边缘作成两个形状、大小完全一致的H形状的谐振梁，且处于微型真空腔中，使其既不与充灌液接触，又确保振动时不受空气阻尼的影响。谐振梁振动原理图3所示，硅谐振梁处于由永久磁铁提供的磁场中，与变压器、放大器等组成一正反馈回路，让谐振梁在回路中产生振荡。受力情况当单晶硅片的上下表面受到压力并形成压力差时将产生形变，中心处受到压缩力，边缘处受到张力，因而两个H形状谐振梁分别感受不同应变作用，其结果是中心谐振梁因受压缩力而频率减少，边侧谐振梁因受张力而频率增加，即两个频率之差对应不同的压力信号（如图4）。长时间稳定测量的技术10年免维护!

数字传感器：高精度，测量稳定单晶硅：无滞后，零漂移，最新的技术和现场验证全数字式传感器：无A/D转换器长时间稳定测量：稳定性：0.1%，10年稳定性保证：在所有的额定操作条件下更小巧，搬运更方便采用相同的过程连接尺寸(传统的过程连接方式)EJX;2.7kg(5.9lbs)EJA;3.9kg(8.6lbs)结束温度测量仪表1、概述温度是表现物体冷热程度的一个物理量。（1）温标：是衡量温度高低的标准称为温度标尺。简称温标。早期出现的有摄氏、华氏、列氏等又称为经验温标。国际温标t=T—273.15其中：T开尔文温度Kt国际摄氏温度℃返回热电偶温度计热电效应:将两种不同材料的导体或半导体A和B端点焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A、B两个接点之间存在温差时，两者之间就产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，这种效应就称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。t、toAB热电偶回路图热电偶是一种广泛使用测量中高温度的传感器、它是根据热电效应原理设计而成的，通常它由两种不同的金属导体或半导体组成，具有结构简单，使用方便、测量精度高、测量范围宽等特点。（2）基本定律：中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持其两端温度相同，则对回路总热电势无影响，这就是中间导体定律。利用该定律可以将第三导体换成测量仪表，而且还可以采用任意方法焊接热电极，而不影响热电偶的输出。中间温度定律：EAB（T，T0）=EAB（T，TN）+EAB（TN，T0）（3）常用热电偶的分度号：E镍铬-康铜K镍铬-镍硅S铂铑10-铂（4）分类按结构形式分，热电偶分为普通型、铠装型、表面型和快速型四种。普通热电偶：热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等部分组成。铠装型是由热电极、绝缘材料和金属导管三者结合加工而成的坚实的组合体，与普通的热电偶相比具有体积小、响应快、精度高、强度好，可绕性好、抗振性好等优点。表面型热电偶又称薄膜热电偶、专门用于测量物体的表面温度，它的热惯性较小，响应极快。快速型热电偶用于测量高温熔融物质的温度，通常是一次性使用，故又称消耗式热电偶。3、热电阻温度计利用热电阻随温度变化的特征制成的传感器叫做热电阻传感器，它主要用来测量温度及有关参数。热电阻可分为金属热电阻和半导体热电阻两大类，前者称热电阻，后者俗称热敏电阻。（1）热电阻常用热电阻材料有铂、铜、铁、镍，它们的电阻温度系数在（3×10-3/℃）范围。铂电阻：性能稳定，重复性好、测量精度高、其电阻值与温度有很近似的线性关系。缺点：电阻温度系数小，价格高。主要用于制成标准热电阻温度计。测量范围：-200～+650℃铜电阻：特点：价格便宜，纯度高，重复性好，电阻温度系数α较大，缺点：电阻率小，体积较大，测量范围小。测量范围：-50～+150℃因此，铜电阻常用于介质温度不高，腐蚀性不强，测温元件体积不受限制的场合，其R0=53或者R0=100（2）热敏电阻：是非线形电阻，按其基本特性可分：负温度系数（NTC）缓变型、正温度系数（PTC）剧变型、临界温度系数（CTR）热敏电阻热敏电阻测温电路：最常用的热敏电阻测温电路是电桥电路（3）热电阻测温的三线制由于热电阻本身电阻值较小，通常约100Ω以内，而热电阻安装处距仪表之间总有一定距离，则其连接导线电阻也会因环境温度变化造成测量误差，为了消除导线电阻影响，一般采用三线制连接。结束流量测量第一节、分类流量的定义：流量是指单位时间内流过管道截面的流体数量，也称瞬时流量。流量的单位：t/hm3/hkg/hL/h流量仪表的分类：一般分为三类，即速度式流量仪表、容积式流量仪表、质量式流量仪表。1、什么是速度式流量仪表？速度式流量仪表是以测量流体的流速为测量依据。流体的体积流量为：Fv=ν۰FFv----体积流量ν----流体流速F----流体流经管道的截面积流体的质量流量是把体积流量乘以流体的密度：Fw=ν۰F۰ρ速度式流量仪表有：叶轮式水表、差压式孔板流量计、靶式流量计、转子流量计、涡轮流量计、超声波流量计、电磁流量计等。返回2、什么是容积式流量仪表？容积式流量仪表是指以单位时间内所排出的流体的固定容积V的数目作为测量根据。当单位时间内排出次数为n,则其体积流量为Fv＝nV质量流量为Fw=nVρ容积式流量仪表有椭圆齿轮流量计等。3、什么是质量式流量仪表？是指以科理奥利力为原理所生产的质量流量仪表。特点：测量精度高，价格高，测量流量不受流体的温度、压力、密度、粘度等变化的影响，是较为理想的厂际间计量仪表。第二节、差压式流量计1、结构原理差压式流量计是利用孔板节流原理，在孔板前后形成压差进行流量的测量。是使用最普遍、最具历史的流量计，目前仍有60％以上在使用差压式流量计在检测流量，所以了解、掌握该流量计的安装、调校及使用维护极为重要。测量原理：由于流体在流过节流装置时产生局部收缩，所以在节流装置前后的管壁处流体的静压力发生变化，形成静压力差∆P，∆P=P1－P2，P1>P2，这就称为节流现象。当流过的流量愈大时，在节流装置前后产生的压差也就愈大，因此通过测量压差的大小就能得出流量得大小。测量压差的大小通常是用差压变送器实现。差压与流量的函数关系：F∝√∆P节流装置在管道上的装配图如下:

测气体（对夹式）测气体（法兰连接式）测液体(水平管线安装方法)测蒸汽（夹装式）2、节流装置的分类孔板、喷嘴和文丘里管三种，其中孔板是最常用的一种。什么是标准孔板及非标孔板？所谓标准孔板就是按照GB/T2624-93或ISO617标准制造的孔板，这类孔板一般不需实物标定。非标孔板就是不按GB/T2624-93或ISO617标准制造的孔板，这类孔板一般需标定。3、节流装置（孔板）的取压方式由于孔板是最常用又是使用最广泛的一种，这里着重介绍孔板的取压方式，节流装置（孔板）的取压方式有：角接取压、法兰取压、理论取压、径距取压、管接取压等，常用的有角接取压和法兰取压，其余．一般不常用。角接取压：上、下游侧取压孔轴心线与孔板前后端面的间距各等于取压孔直径的一半，或等于取压环隙的一半，取压孔穿透处与孔板端面正好相平。分为环室取压和单独钻孔取压两种。法兰取压：上、下游侧取压孔中心至孔板前后端面的间距为（25.4±0.8)mm。径距取压:上游侧取压孔中心至孔板前端面的距离为1D,下游侧取压孔中心至孔板后端面的距离为1/2D。理论取压:上游侧取压孔中心至孔板前端面的距离为1D±0.1D,下游侧取压孔中心至孔板后端面的距离随β=d/D的值大小而异。(可查表)管接取压:上游侧取压孔中心至孔板前端面的距离为2.5D,下游侧取压孔中心至孔板后端面的距离为8D。4、典型差压流量计配管图5、差压流量计的投运与故障分析1）、差压流量计的开表步骤当一台差压流量计安装完毕或经大检修后，均须进行开表投运。经安装、检修的差压变送器系统在开表前须进行严格的冲洗，使其管线内的铁屑、杂质、灰土等脏物清除，仪表管线不必单独冲洗，应随同工艺管路一并吹扫、冲洗。吹扫、冲洗过程：先关阀3、4、5、6、7，开阀8、9，再开阀1、2。洗结束后，关阀8、9，其他阀保持吹扫、冲洗状态，为正式开表作好准备。开表（投运）过程：开阀5，开阀3（使冷凝液经阀5到负压室）；开阀6和阀7（排气），关阀6和7，开阀4（或先开阀4，后开阀3），其他程序可均不变。2）、差压流量计的故障现象a、负压管堵塞现象：差压增大，流量计指示升高。处理方法：疏通导压管b、正压管堵塞现象：指示值降低或回零处理方法：疏通导压管c、负压管漏d、正压管漏e、平衡阀关不死（内漏）现象：流量计示值偏低f、孔板装反现象：流量计示值偏低6、使用差压式流量计应注意的问题1）、对于测量蒸汽的差压式流量计，在排污时会将冷凝液放掉，故应等一段时间，待导压管充满冷凝液后，再开表投运。由于充满冷凝液的时间较长，势必影响仪表的使用，所以检查蒸汽的差压变送器一般不轻易排污；如果只能放掉冷凝液，另一种方法就是放掉冷凝液后往冷凝液罐内灌水。此外，导压管内充满隔离液时更不能轻易排污。2）、在操作差压变送器时，尤以操作三阀组为重要，对于蒸汽差压变送器、充隔离液的差压变送器，要防止冷凝液和隔离液因操作三阀组不当而引起跑掉，导致仪表无法工作。对于特别重要的流量控制系统，更不允许差压变送器的三阀组有任何不妥的误操作正确的操作三阀组应遵守两个原则：*不能让导压管内的冷凝液或隔离液流失；*不能使测量元件（膜盒和波纹管）单向受压或受热；三阀组启动顺序应是：打开正压阀；检查二次阀和排污阀应关闭，平衡阀应关闭；稍开一次阀，然后检查导压管、阀门、接头等，如果不漏就把一次阀全开；分别打开排污阀，进行排污后，关闭排污阀；拧松差压室丝堵，排出其中空气；待导压管内充满冷凝液后方可启动差压变送器；启动差压变送器的顺序：打开正压阀，关闭平衡阀，打开负压阀第三节、电磁流量计电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律而工作的流量测量仪表。它能测量具有一定电导率的液体或液、固混合物的体积流量，常用于检测酸、碱、盐含固体颗粒（或纤维）液体的流量，这是它优越于其他流量计的特点。电磁流量计由变送器和转换器组成，电磁流量变送器由磁路系统、测量导管、电极、外壳和干扰信号调整装置等部分组成，它将流量的变化转换成感应电势的变化。转换器由电子元器件组成，它将微弱的感应电势放大，并转换成统一的标准信号输出，以便进行远传指示、记录、积算和调节。1、电磁流量计的特点被测介质的管内无可动部件，无突出管内的部件，所以压损很小。当流量计采取防腐蚀衬里的情况下，可检测具有腐蚀性介质的液体的流量，并能检测含有颗粒、悬浮物的液体的流量，如纸浆、泥浆的流量。检测时与介质的温度、压力、粘度无关。输出电流I与流量F成线性关系。仪表刻度值可适应1～10m/s的流速变化，所以使用的流速范围较广。可检测脉动流量，这是优于其他流量计的地方，检测时反应较快。此表的口径范围大，能从直径1mm~2m。此外测量范围大，其量程比高达1：10，表的精度能达0.5级。被测介质须是导电的液体，不能检测气体、蒸汽。此外，结构复杂，成本高2、电磁流量计的使用变送器应安装于管内任何时候均充满液体的地方，一般应垂直安装，预防液体流过电极时形成气泡造成误差。该流量计的信号较为微弱，一般为2.5~8mV，尤其是当流量很小时，只有几微伏，因而在使用时要特别注意外来干扰对其测量精度的影响。所以变送器的外壳、屏蔽线、测量导线、变送器两端的管道均须接至单设的接地点，以免因地电位的不等而引入附加干扰。变送器应安装于远离一切磁源的地方，不允许由振动。使用电源时，变送器和二次表须使用同一相线以免检测和反馈信号相位差120º，造成仪表无法工作。变送器管内壁沉积垢层要定期清理，以防电极短路，甚至于无法检测流第四节、转子流量计转子流量计是利用流体流动节流原理来进行流量测量的仪表，它不同于差压式孔板流量计，差压式流量计是在节流装置流通截面F0为定值下，测量压差信号P而求取被测介质的流量；而转子流量计是恒压差、变流通截面积F0下进行流量测量。转子流量计转子流量计的特点转子流量计的最大特点是适用于小流量测量。工业上的转子流量计的测量范围从每小时十几升到几百立方米（液体）、几千立方米（气体）。该表的基本误差为仪表刻度最大值的±2％。转子流量计的有效测量范围即量程比为10：1，比差压式流量计的量程比大。此外，转子流量计使用时压损小，反应快，量程比大。转子流量计需垂直安装、不允许有倾斜，介质的流向由下向上，不能反向。由于在检测过程中工业转子流量计在恒压差、变流通截面积F0下进行流量测量，被测介质不允许有粘附污垢，导致F0变化影响测量精度。此外，在使用中除摩擦和沾污回引起测量误差外，当转子上附有气泡和转子锥形管安装垂直程度均会带来附加的测量误差，在使用中需加以注意和避免。德尔塔巴（Deltaflow）探头德国思科控制公司（Systec-Controls）德国埃尔朗根大学（Erlangen）流体力学系1994年成立、1995年开始生产，销售现在有四种规格，全系列的产品出口16个国家，已有几千台在各个领域应用口径从3mm到15米温度范围-200度到1240度压力范围0~69Mpa带腐蚀的介质工作原理皮托管高低压多孔（分布内径）流速不同中间快，二侧慢管内取平均是探头特定的阻断系数，与探头的结构有关，是实验的结果，=f(Re),为密度；u为平均流体流速，dp为差压Re=Dxu/，是黏度，D是内径（无量纲），反映管道内的流速ENISO5157-1标准：在连续生产过程中，维持某些设备内的液位稳定，对保证生产安全、优质、高产等也是必不可少的。什么是液位、料位、界位及物位?答：因在生产过程中遇到的液体和固体物料都有一定的体积，所以我们把存在于罐、塔、槽以及自然界中的江、湖、水库等中的液体或水积存的相对高度或表面位置叫液位；把存在于料斗、罐、储仓、堆场等处的固体块、颗粒、粉料等堆积的相对高度或表面位置叫做料位；把在同一容器中，两种密度不同且互不相溶的液体之间或液体和固体之间的分界面位置叫界位。上述液位、料位、界位总称为物位。物位测量仪表返回物位测量的单位一般就用长度单位，如m、cm、mm等，但用液位测量范围的百分数来表示的情况也很多物位测量的方法和物位测量仪表的分类按工作原理分，可分为以下几种：只读式：包括玻板式、玻管式浮力式：包括恒浮力、变浮力式，而恒浮力式又可分为浮标式和浮球式静压式：包括压力式和差压式电磁式：包括电阻式、电容式、电感式声波式：超声波、雷达核辐射式第二节静压式液位计测量原理压力可用液柱高度来表示，反之液柱高度（液位）也可用压力或差压来表示，静压式液位计就是以这一原理为基础的液位测量仪表图一就是用静压法测量液位的原理示意图，根据流体静力学原理，由图可知：PB=PA+ρgH即ΔP=PB－PA=ρgH如果该容器为敞口容器，则PA为大气压，因此上式即变为P=Hρg通常，被测介质的密度是已知的，当ρ为定值时，A、B两点的压力差或B点的表压力将与液位高度H成正比，这样就可把液位测量转化为压力或差压的测量，因此，各种压力和差压测量仪表，只要量程合适，都可用来测量液位压力式液位计压力式液位计一般仅适于敞口容器的液位测量，有下列几种形式：利用压力表测量液位吹气式液位计差压式液位计在有压的密闭容器中，因为液面上部空间的气相压力不一定为定值，所以用压力式液位计来测量液位时，其示值就包含有气相压力值。因而无法正确反映被测液位，为了消除气相压力变化的影响，故需采用差压式液位计。差压式液位计是目前应用最广泛的一种液位测量仪表，它是利用差压变送器测量液位的静压力，经过转换输出标准电流信号供显示仪表显示，从而测量出液位来。1）、什么是变送器的零点迁移？分为几种？哪些场合需要迁移？简单地说所谓变送器的零点迁移就是变送器调零，即把变送器原来不在零位的指示调整到零位指示；零点迁移的实质是只是同时改变仪表量程的上下限，而不改变量程的大小。迁移分为正迁移和负迁移以下场合需要迁移：A．负迁移：气相介质为可凝气；导压管中有隔离液B．正迁移：变送器的安装位置低于液位零位2）、介绍双法兰差压变送器的结构形式3）、液位的计算，需举例如量程的计算、变送器输出的计算、测量范围的计算等.第三节雷达液位计什么是雷达液位计？它有什么特点/答：雷达液位计是通过天线向被测介质物位发射微波，然后测出微波发射和反射回来的时间而得容器内液位得一种仪表。特点：①、无迁移、无传动部件、非接触式测量，不受压力、温度、蒸汽、气雾和粉尘的限制，适用于粘度大的介质、有毒或无毒卫生型介质、有腐蚀性介质的物位测量。②、雷达液位计没有测量盲区，精度可以做的很高，液位测量误差可以做的很高，液位测量误差最高可达1mm（特殊可到0.1mm）故可作为商用仪表。雷达液位计的测量原理雷达液位计采用高频振荡器作为微波发生器，发生器产生的微波用波导管将它引到辐射天线，并向下射出。当微波遇到障碍物，例如液体液面时，部分被吸收，部分被反射。通过测量发射波与液位反射波之间某种参数关系来实现液位测量。目前有两大类雷达液位计，一类是发射频率固定不变，通过测量发射波和反射波的运行时间，并经过智能化信号处理器，测出被测液位的高度。这类雷达液位计的运行时间与液位距离的关系为：t=2d/cc---电磁波传播速度，c=300000km/sd---被测介质液位和探头之间的距离，mt---探头从发射电磁波至接收电磁波的时间，s另一类是测量发射波与反射波之间的频率差，并将这频率差转换为与被测液位成比例关系的电信号。安装雷达液位计时应注意的事项：安装雷达液位计时，应避开进料口、进料帘和漩涡。雷达液位计的安装位置不要在搅拌器附近。对于腐蚀性和易结晶的介质，要避免高温对雷达天线的影响，也要考虑膜片上的结晶物影响仪表的正常工作，要求法兰端面和最高液面之间至少有100mm--800mm的安全距离。雷达液位计的故障现象及处理如果雷达液位计的输出老在最大值，这很可能是石英窗下面有水柱，用水冲洗后便会正常工作；如果石英晶体粘上物料或脏污物质，则需要及时清洗，一般用绸布蘸酒精、汽油等溶剂擦拭石英表面，不可用碱性溶剂清洗。第四节超声波物位计什么是超声波物位计？有什么特点？答：超声波物位计是应用回声测距法的原理制成的一种物位仪表。声波从发射至接收到反射回波的时间间隔与物位高度成正比，距离h和声音传播的时间的关系为h=ct/2c---声速，m/st---正反行程的传播时间，s由上式可知，只要测出时间t，就可以得到距离h.超声波物位计的特点：超声波物位计无可动部件，超声探头虽然有振动，但振幅很小，仪表结构简单。不受光线、粉尘、湿度、粘度的影响，并与介质的介电常数无关。可测范围广，液体、粉末、固体颗粒等的物位都可测量。超声波物位计为不接触测量仪表，因此适用于腐蚀性、高粘度、有毒或无毒介质的液位测量。缺点是检测元件不耐高温，声速受介质的温度和压力的影响，因此在测量时必须保持介质的温度稳定，否则仪表应具有温度补偿装置。另外超声波物位计的电路较复杂，造价较高。安装注意事项与雷达液位计基本相同超声波液位计启动以后，仪表没有液位显示或显示时有时无，一般会有哪些原因？答：超声波液位计启动以后，仪表没有液位显示或显示时有时无，可从以下方面检查原因：检查接线是否正确，电源是否供上，电压是否符合要求；液面和探头之间有无障碍物，阻断声波的发射与接收；液面是否变化太快，表面是否有气泡或翻滚波动；液位计探头安装是否垂直，如果倾斜，则回波偏离法线，致使仪表无法收到；仪表安装架有否振动；液位计安装时，探头和容器是否太近，如果液位稍有不平稳，使容器壁和直达波之间的声程差异较小，产生干扰叠加现象，从而使仪表指示不准；没有液面或液面太高，进入盲区，致使仪表没有回波信号。超声波液位计和雷达液位计有何不同?答：①、原理不同：雷达采用微波，而超声波采用声波；②、精度不同：雷达精度可达0.1mm,雷达受介质的介电常数影响较大，而超声波几乎不受影响，但超声波受温度的影响较大，必须保持介质的温度恒定。第五节核辐射式物位计应用最广泛的工业核仪表是料位计、密度计、厚度计、核子称，工业核仪表的射线多为β、γ射线，放射源多为钴－60（60Co）和铯－137(137Cs).γ射线料位计有什么特点和优点？适用范围如何？答：γ射线料位计的特点是仪表各部件无需同被测介质接触，测量过程是非接触的，其优点是:①测量不受介质的化学性质和温度、压力、粘度等物理性质的影响，在一定条件下也不受密度的影响；②稳定性好；③所需维修保养少，可长期连续运行。它特别适于密封容器内高温、高压、高粘度、强腐蚀性、剧毒、深冷物料的料位检测量原理γ射线自放射源射出后，穿过设备壁和其内的被测物料到达探测器。射线同物料相互作用的规律是射线强度随穿过的物料厚度增加而呈指数规律减弱。当料位变化时，射线穿过物料的厚度也随之变化，并保持一定的函数关系，对于单点源测量，有I=I0e-khI0--h=0时接收的强度k--常数探测器把载有料位信息的射线强度信号转变为相应的电信号，再经过适当的电路处理，就完成了料位信号的检出。使用工业核仪表时应注意哪些问题？答：由于有些人对核辐射仪表缺乏了解，往往谈核色变，实际上只要遵照有关规定正确操作，不必有什么顾虑；在使用工业核仪表时，应注意以下几点：仪表到货后应单独妥善保管，不得与易燃、易爆、腐蚀性物品放在一起；安装地点除从工艺和仪表要求考虑外，尽量置于其他人员很少接近的地方，并设置有关标志，安装地点应远离人行过道；安装时，应先安装机械部件和探测器并初步调校正常，然后再安装放射源，安装时应将放射源容器关闭，使用时再打开；检修时应先关闭射源容器，需要带源检修时，应事先制定操作步骤，动作准确、迅速，尽量缩短时间，防止不必要的照射；更换放射源时，一般应请仪表制造厂家或专业单位进行，有条件的单位也可自行更换；废旧放射源的放置，应与当地卫生防护部门联系，交有专门的放射性废物存放单位处理，用户不得将其作一般废旧物质处理，更不能随意乱丢。第六节射频导纳物位计射频导纳原理射频导纳是一种从电容式发展起来的、防挂料、更可靠、更准确、适用性更广的料位控技术，射频导纳中导纳的含义为电学中阻抗的倒数，它由电阻性成分、电容性成分、感性成分综合而成，而射频即高频无线电波谱，所以射频导纳可以理解为用高频无线电波测量导纳。1．电容式物位测量原理实验室中，平行板电容器是一个理想型的电容器，其电容量为：C＝ε×S/D，其中ε为两电容极板间介质的介电常数，S为两极板间面积，D为两极板间距离。对于一个料仓，安装一个测量电极系统，形成一个同轴电容器。仓内存在一个电容C＝ε0×S×H0/D＋ε×S×（H-H0）/D，其中ε0为两电极间空气的介电常数，ε0=1.0006，近似＝1;ε为两电极间介质的介电常数，S为两极板间等效面积，D为两极板间距离，H0为空气段探头长度，H为探头长度。对于一个固定的料仓来说，物料的ε是固定的，S、D也是固定的，所以，推导上式可知，测量电容与物料的高度成正比。图2是测量原理框图利用检测桥路上的可调电容可以平衡掉初始电容，包括安装电容和线缆电容等，只剩下探头物料电容，该电容信号经放大后，输出一个与料位成正比的信号。这种电容式原理存在一个严重弱点：即物位升高淹没探头后又落下去时，探头可能会留有附着物即挂料。这会导致被测电容加大，如果是导电液体情况会更严重，产生很大的误差。另一个缺点是探头到电路单元之间的连接电缆，在这相当于一个较大的电容，而且随温度变化。这个变化的电缆电容与物位电容叠加在一起会引起很大的误差，介电常数较低的场合，信号较小，这些误差将是很严重的。而射频导纳技术就能克服上述缺点。2．点位射频导纳原理点位射频导纳技术与电容技术的重要区别是采用了三端技术，如图3在电路单元测量信号上引出一根线，经同相放大器放大，其输出与同轴电缆屏蔽层相连，然后又连到探头的屏蔽层上（Cote一shield元件）。该放大器是一个同相放大器，其增益为1,输出信号与输入信号等电位、同相位、同频率但互相隔离。地线是电缆中另一条独立的导线。由于同轴电缆的中心线与外层屏蔽存在上述关系，所以二者之间没有电位差，也就没有电流流过，即没有电流从中心线漏出来，相当于二者之间没有电容或电容等于零。因此电缆的温度效应，安装电容等也就不会产生影响。对于探头上的挂料问题采用一种新的探头结构如图，五层同心结构：最里层是中心测杆，中间是Cote一shield屏蔽层，最外面是接地的安装螺纹，用绝缘层将其分别隔离起来。图4给出了探头上挂料的等效电路。与同轴电缆的情况是一样的，中心测杆与屏蔽层之间没有电势差，即使传感元件上挂料阻抗很小，也不会有电流流过，电子仪器测量的仅仅是从探头中心到主要是到对面罐壁（地）的电流，因为Cofe一shield元件能阻碍电流沿探头向上流向容器壁，因而对地电流只有经探头末端通过被测物料到对面容器壁。即UA=UBIAB=(UA一UB）/R=0。由于屏蔽层与容器壁之间存在电势差，两者之间虽有电流流过，但该电流不被测量，不影响测量结果。这样就将测量端保护起来，不受挂料的影响。只有容器中的物位确实上升接触到中心测杆时，通过被测物料，中心测杆与地之间形成被测电流。3．连续射频导纳原理对于连续物位测量，射频导纳技术与传统电容技术的区别除了上述讲过的以外，还增加了两个很重要的电路，这是根据对导电挂料实践中的一个很重要的发现改进而成的。上述技术在这时同样解决了连接电缆问题，也解决了垂直安装的传感器根部挂料问题。所增加的两个电路是振荡器缓冲器和交流变换斩波器驱动器。如图5：对于一个强导电性物料的容器，由于物料是导电的，接地点可以被认为在探头绝缘层的表面，对变送器来说仅表现为一个纯电容，如图6，随着容器排料，探杆上产生挂料，而挂料是具有阻抗的。这样以前的纯电容现在变成了由电容和电阻组成的复阻抗，从而引起两个问题。第一个问题是液位本身对探头相当于一个电容，它不消耗变送器的能量，（纯电容不耗能）。但挂料对探头等效电路中含有电阻，则挂料的阻