3.4物位检测与仪表解析

第四节物位检测与仪表物位检测方法及仪表物位检测方法应用浮力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本章主要内容物位检测及仪表物位――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。测量液位的仪表叫液位计，测量料位的仪表叫料位计。测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫界面计。在物位检测中，有时需要对物位进行连续检测，有时只需要测量物位是否达到某一特定位置，用于定点物位测量的仪表称为物位开关

。液位――容器中的液体介质的高低。料位――容器中固体或颗粒状物质的堆积高度。物位的基本概念物位检测及仪表

物位检测的作用

①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；②为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内；③对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常

进行。

控制、计量、报警等。

检测方法分类直读式物位仪表：玻璃管液位计、玻璃板液位计等。差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理而工作。浮力式物位仪表：利用浮子高度或浮力随液位高度而变化的原理工作。电磁式物位仪表：使物位的变化转换为一些电量的变化，如电容。核辐射物位仪表：利用射线透过物料时其强度随物质层的厚度而变化的原

理。声波式物位仪表：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，测出这些变化就可测知物位。根据工

作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式。光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作。……物位检测及仪表浮力式液位计基本工作原理浮筒GF弹F浮浮筒弹簧磁钢室输出指示器主要由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和输出指示器。当浮筒沉浸在液体中时，浮筒将受到向下的重力G、向上的浮力F浮和弹簧弹力F­弹的复合作用，弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移，再通过输出指示器内磁感应元件和传动装置或变换输出装置，使其指示出液位或输出与液位对应的电信号。

内置式外置式静井特点和要求浮筒式液位计通常有内置式和侧装外置式两种安装方式，测量原理完全相同，但外置式安装更适用于温度较高的场合。物位检测及仪表差压式液位变送器

ΔP=ρ1gHΔP=ρ1gH-ρ2g（h2-h1）ΔP=ρ1gH+ρ1gh1无迁移

负迁移

迁移量：

-ρ2g（h2-h1）正迁移

迁移量：

ρ1gh1物位检测及仪表差压变送器测量液位时的零点迁移问题（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的最低液位（Hmin=0）处于同一水平位置。作用于变送器正、负压室的差压ΔP与液位高度H的关系为ΔP=Hρg。当H=0时，正负压室的差压ΔP=0，变送器输出信号为4mA当H=Hmax时，差压ΔPmax=ρgHmax，变送器的输出信号为20mA，无迁移零点迁移的目的：使H＝0时，变送器输出为Iomin（如4mA）物位检测及仪表负迁移

差压变送器的正、负压室的压力分别为

正、负压室的压差为：

当被测液位H=0时，ΔP=-(h2-h1)ρ2g<0，使变送器在H=0时输出电流小于4mA；H=Hmax时，输出电流小于20mA。物位检测及仪表正迁移

变送器的安装位置与容器的最低液位（H=0）不在同一水平位置。正、负压室的压力分别为：正、负压室的压差为：当被测液位H=0时，ΔP=h1ρg>0，从而使变送器在H=0时输出电流大于4mA；H=Hmax时，输出电流大于20mA。物位检测及仪表应用静压原理检测物位（a）无迁移

（b）负迁移

（c）正迁移0500042020007000ΔP(Pa)-20003000I0(mA)某压力变送器的测量范围：0~5000Pa，当有迁移时，设固定差压=2000Pa，无迁移、正负迁移如图所示。为什么要用法兰式差压变送器？工作原理dDL由两个同轴圆柱极板组成的电容器，当两极板之间填充介电常数为ε1的介质时，两圆筒间的电容量为：

当极板之间一部分介质被介电常数为ε2的另一种介质填充时，可推导出电容变化量当电容器的几何尺寸和介电常数保持不变时，电容变化量就与物位高度H成正比。DdLH电容式物位计电容式物位计可以用于液位的测量，也可以用于料位的测量，但要求介质的介电常数保持稳定。在实际使用过程中，当现场温度、被测液体的浓度、固体介质的湿度或成分等发生变化时，介质的介电常数也会发生变化，应及时对仪表进行调整才能达到预想的测量精度。

当测量不导电介质的物位时，可用同心套筒电极，如图2-72所示；也可以在容器中心设内电极而由金属容器壁做为外电极，构成同心电容器，如图2-73所示。当测量导电液体时，可以用包有一定厚度绝缘外套的金属棒做内电极，而外电极即液体介质本身，这时液位的变化引起极板长度的改变，如图2-74所示。物位检测及仪表应用超声波反射检测物位根据超声波从发射到接收反射回波的时间间隔大小与被测介质高度成比例关系的原理，实现液位测量的。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发射超声波，经过时间t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。

V----超声波在液体中的传播速度H----从探头至界面的距离（被测介质物位高度）t----超声波从探头发射至液面反射回来的时间物位检测及仪表超声波物位计

超声波物位计由超声波发射、接收器（探头