CGWC78直读式液位计02

高等职业教育数字化学习中心连铸自动化岗位培训直读式液位计1.4电学法

电学法按工作原理不同又可分为电阻式、电感式和电容式。用电学法测量无摩擦件和可动部件，信号转换、传送方便，便于远传，工作可靠，且输出可转换为统一的电信号，与电动单元组合仪表配合使甩，可方便地实现液位的自动检测和自动控制。1.电阻式液位计

电阻式液位计既可进行定点液位控制，也可进行连续测量。所谓定点控制是指液位上升或下降到一定位置时引起电路的接通或断开，引发报警器报警。电阻式液位计的原理是基于液位变化引起电极间电阻变化，由电阻变化反映液位情况。

为用于连续测量的电阻式液位计原理图。图中：

1-电阻棒；2-绝缘套；

3-测量电桥

该液位计的两根电极是由两根材料、截面积相同的具有大电阻率的电阻棒组成，电阻棒两端固定并与容器绝缘。整个传感器电阻为

该传感器的材料、结构与尺寸确定后，K1、K2均为常数，电阻大小与液位高度成正比。电阻的测量可用图中的电桥电路完成。2.电感式液位计

电感式液位计利用电磁感应现象，液位变化引起线圈电感变化，感应电流也发生变化。电感式液位计既可进行连续测量，也可进行液位定点控制。

电感式液位控制器的原理图。传感器由不导磁管子、导磁性浮子及线圈组成。管子与被测容器相连通，管子内的导磁性浮子浮在液面上，当液面高度变化时，浮子随着移动。线圈固定在液位上下限控制点，当浮子随液面移动到控制位置时，引起线圈感应电势变化，以此信号控制继电器动作，可实现上、下液位的报警与控制。图中：1、3-上下限线圈；2-浮子3.电容式液位计

电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的原理进行测量。电容式液位计的结构形式很多，有平极板式、同心圆柱式等等。它的适用范围非常广泛，对介质本身性质的要求不象其它方法那样严格，

对导电介质和非导电介质都能测量，此外还能测量有倾斜晃动及高速运动

的容器的液位。不仅可作液位控制器。还能用于连续测量。(1)检测原理 在液位的连续测量中，多用同心圆柱式电容器，如右图所示。同心圆柱式电容器的电容量：式中：D、d——外电极内径和内电极外径(m)；ε——极板间介质介电常数(F/m)；

L——极板相互重叠的长度(m)。 液位变化引起等效介电常数变化，从而使电容器的电容量变化，这就是电容式液位计的检测原理。 图中：1-内电极；2-外电极。(2)安装形式

为用来测量导电介质的单电极电容液位计，它只用一根电极作为电容器的内电极，一般用紫铜或不锈钢，外套聚四氟乙烯塑料管或涂搪瓷作为绝缘层，而导电液体和容器壁构成电容器的外电极。

1-内电极；2-绝缘套

右图为用于测量非导电介质的同轴双层电极电容式液位计。内电极和与之绝缘的同轴金属套组成电容的两极，外电极上开有很多流通孔使液体流入极板间。 图中：

1、2-内、外电极；

3-绝缘套；

4-流通孔。1.5热学法

在冶金行业中常遇到高温熔融金属液位的测量。由于测量条件的特殊性，目前除使用核幅射法外，还常用热学方法进行检测。它利用了高温熔融液体本身的特性，即在空气和高温液体的分界面处温度场出现突变的特点，用测量温度的方法间接获得高温金属熔液液位。热学法按温度测量转换原理的不同，通常又分为热电法和热磁感应法。1.5.1热电法

热电法采用热电偶测量温度场，右图为热电偶测量高温金属熔液液位原理图。图中:a-容器壁；b-凝固金属；c-钢水；d-热电偶。热电偶测量高温金属熔液液位原理图

在容器壁上选定一系列测量点，装上热电偶，并将各测点上热电偶的输出记录下来，得到如图所示的温度-电势分布曲线，曲线上反映出第7个和第8个测点之间产生了温度突变，因此液面就在第7与第8测点之间。温度-电势分布图

热电偶测液位只是一个较为粗略的测量方法，精度一般不高；而且精度与热电偶分布、安装情况有关。适当减小各热电偶的间距、增加测量点，则可提高金属液位测量分辨力和测量精度。另外，热电偶工作端与容器的接触点要细而牢固，为此可将热电偶丝焊在容器壁上，由容器壁充当热电偶的另一极。这种测量方法虽然精度不高，但很可靠；在连铸机结晶过程等应用场合中，仍是一种很适用的液位检测控制方法1.5.2热磁感应法

热磁感应法也称热磁敏法.前面热电法测温元件为一组耐高温热电偶，它们把金属熔液液面处温度场出现变化转换为电势大小的变化；热磁感应法测温元件为一组热敏磁性元件，把金属熔液液面处温度场出现变化转换为电抗（电感）大小的变化。1.6超声波法

超声波液位计利用波在介质中的传播特性。

因此，在容器底部或顶部安装超声波发射器和接收器，发射出的超声波在相界面被反射。并由接收器接收，测出超声波从发射到接收的时间差，便可测出液位高低。超声波液位计按传声介质不同，可分为气介式、液介式和固介式三种；按探头的工作方式可分为自发自收的单探头方式和收发分开的双探头方式。相互组合可以得到六种液位计的方案。(a)气介式(b)液介式(c)固介式单探头超声波液位计

由上图看出，超声波传播距离为L，波的传播速度为C，传播时间为Δt，则：

L是与液位有关的量，故测出L便可知液位，L的测量一般是用接收到的信号触发门电路对振荡器的脉冲进行计数来实现。

单探头液位计使用一个换能器，由控制电路控制它分时交替作发射器与接收器。双探头式则使用两个换能器分别作发射器和接收器，对于固介式，需要有两根金属棒或金属管分别作发射波与接收波的传输管道。1.7导波雷达液位计

导波雷达液（界）位变送器运用了TDR（时域反射原理）技术，发射的电磁波脉冲沿着杆或缆传送当遇到比先前传导介质（空气或蒸发汽）介电常数大的介质表面时，脉冲波被反射回来。用超高速计来计算脉冲波的传导时间，从而达到精确的液位测量。雷达式液位计示意图雷达波由天线发出到接收到由液面来的反射波的时间t由下式确定由于故

雷达探测器对时间的测量有微波脉冲法及连续波调频法两种方式。微波脉冲法原理示意图1.8射线式物位检测放射性同位素在蜕变过程中会放射出α、β、γ三种射线。α射线的电离本领最强，但穿透能力最弱。β射线是电子流，电离本领比α射线弱，而穿透能力较α射线强。γ射线是一种从原子核中发出的电磁波，它的波长较短，不带电荷，它在物质中的穿透能力比α和β射线都强，但电离本领最弱。由于射线的可穿透性，它们常被用于情况特殊或环境条件恶劣的场合实现各种参数的非接触式检测，如位移、材料的厚度及成分、流体密度、流量、物位等。

反向散射式中子料位计，或称中子氢密度界面/料位计。它通过对焦炭塔特定区域内物料含Ｈ、Ｃ密度的连续测量，给出塔内全部物料状态（油气、泡沫、焦炭或水）的动态分布规律,并在塔底注油起始信号配合下给出泡沫层、焦炭层上沿实时高度指示值。从而为实现焦化生产的实时在线控制提供信息。1.9中子料位计基本工作原理其基本工作原理为：

1、所用中子源为50毫居钚/铍（Pu-238/Be）中子源。

2、快中子与轻质元素特别是氢原子极易发生弹性反散射碰撞并经多次碰撞后被“慢化”为低能量的“慢”中子。

3、采用专用的高效慢中子探测器将这种慢中子接收。该探测器只对慢中子灵敏，而对快中子则基本无作用。把中子源、高效慢中子探测器及变送器组装在一起，构成中子料位计，并安装在被测装置壁外特定高度上。中子源发出的快中子能够穿透被测装置外壁，同装置内部的各种原子发生多次相互碰撞，其中与氢原子发生慢化的几率最大，慢中子再有一定几率反散射到装置壁外被慢中子探测器接收。反射到探测器处的慢中子通量Φ，在特定条件下显然与