讲述物位测量仪表的种类及其原理与特点
物位仪表的分类
物位仪表的分类
物位仪表是一种用来测量物料的液位、固位或其他状态的设备。
根据其原理和使用方法，可以将物位仪表分为多种类型。
1. 超声波物位仪表：利用超声波的传播速度和反射原理来确定液位或物料高度。
2. 雷达物位仪表：利用雷达波的传播速度和反射原理来确定液位或物料高度，适用于高温、高压、强腐蚀等恶劣环境。
3. 差压物位仪表：通过测量物料高度上下两点的压力差来计算液位或物料高度，适用于密度变化较小和液位高度变化不大的情况。
4. 磁翻板物位仪表：通过磁翻板的翻转来指示液位或物料高度，适用于小型装置和低温低压环境。
5. 振荡物位仪表：利用物料振动的原理来测量液位或物料高度，适用于固体物料的测量。
6. 电容式物位仪表：通过物料与电容板之间的电容变化来测量液位或物料高度，适用于高粘度、强腐蚀、易结晶等物料的测量。
不同类型的物位仪表具有不同的优缺点和适用范围，在选择时需要考虑物料特性、工艺要求、环境条件等因素。
- 1 -。
常见的物位检测方法及物位计
常见的物位检测方法及物位计物位检测是指对容器、槽、管道等储存、输送物料的装置进行物位测量的技术方案。
物位检测在工业生产中具有重要的应用价值，可以用于液体、粉体、颗粒体的物位监测。
下面介绍几种常见的物位检测方法及物位计。
1.浮子式物位计：浮子式物位计是利用浮子浮沉的原理来测量液位的高低。
它的工作原理是根据浮子在浮物中的浮力变化来判断物位的高低。
当液位变化时，浮子也会随之上下浮动，通过连杆装置将浮子的位置变化转化为指示装置的运动，从而获得物位信息。
2.压力式物位计：压力式物位计利用液体的压力变化来测量物位的高低。
当液体位于容器中时，液体的重力作用会产生一定的压力，通过测量液体对容器底部的压力，从而得到物位的高度。
压力式物位计通常使用差压变送器来测量液体压力的变化。
3.毛细管测量法：毛细管测量法是利用毛细管现象来测量液体的高度。
当一根细长的管子插入液体中时，液体会上升到管子内部，管内液体的高度与液体的物位高度成正比。
通过测量管内液体的高度，可以得到物位的高低。
4.电容式物位计：电容式物位计利用液体与电介质之间的电容变化来测量物位的高低。
当液体的高度发生变化时，液体与电容传感器之间的电容也会发生变化，通过测量电容的差异，可以获得物位的高度。
5.超声波物位计：超声波物位计是利用超声波的传播速度和回波时间来测量物位的高度。
超声波发送器将超声波信号发射到液体表面，当超声波信号碰到液面时会发生反射，接收器接收到反射的超声波信号后，利用信号的传播时间来计算物位的高度。
6.雷达物位计：雷达物位计是利用雷达波的传播时间来测量物位的高度。
雷达物位计向液体表面发射雷达波信号，当雷达波信号碰到液面时会反射回来，接收器接收到反射的雷达波信号后，利用信号的传播时间来计算物位的高度。
以上是常见的几种物位检测方法及物位计。
每种方法都有其适用的场景和优缺点，选择适合的物位检测方法需要综合考虑物料的性质、储存容器的结构、工艺要求等因素。
物位检测仪表与系统
物位检测是确保生产过程安全、稳定 、高效运行的重要手段，通过实时监 测物位变化，可以及时调整生产参数 ，避免溢料、空转等事故的发生。
常见物位检测方法
静压式物位检测
利用液体或物料自身重力产生 的静压力来测量物位高度，如 压力传感器、差压变送器等。
浮子式物位检测
通过浮子随物位变化而上下移 动的原理来测量物位，如浮球 液位计、浮筒液位计等。
影响。
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电容式物位计
利用电容极板间介质变化引起电容值改变的原理来测量物位。具有灵敏
度高、响应速度快等优点，但受介质介电常数、电极形状和尺寸等因素
影响。
非接触式物位检测仪表
超声波物位计
利用超声波在介质中的传播速度和时间差来测量物位。具有非接触、测量准确度高、可测 范围广等优点，但受温度、压力、介质性质等多种因素影响。
电容式物位检测
利用物料对电容极板间介电常数的 影响来测量物位，适用于粉状、粒 状固体物料和液体物料的测量。
超声波物位检测
利用超声波在物料表面反射的原 理来测量物位，具有非接触、高 精度、易于实现自动化等优点。
工作原理简述
静压式物位检测工作原理
当被测液体或物料作用于压力传感器或差压变送 器的膜片时，膜片产生变形并将压力信号转换为 电信号进行传输和处理，从而得到物位高度信息 。
05 物位检测仪表与系统发展 趋势
技术创新方向预测
新型传感器技术
人工智能与机器学习
研发更灵敏、精确的传感器，提高物 位检测仪表的性能和可靠性。
引入人工智能和机器学习算法，优化 物位检测系统的智能化水平。
物联网技术应用
将物联网技术融入物位检测仪表，实 现远程监控和数据共享。
智能化和自动化水平提升途径
09物位检测及仪表4
缺点：易碎，不易远传和自动记录。重量大、密封点多、 观测不够清晰。
彩色玻璃液位计(石英管液位计)
工作原理：彩色液位计主要由特殊异形石英玻璃 管、滤色红绿玻璃片、表体、上、下阀门及污阀 组成.液位计与容器上法兰构成连通器,通过自然 光在液体中的折射和反射的光学原理,借助滤色红 绿玻璃片使液相呈现绿色,气相呈现红色,红绿显 示清晰,可在远距离观察和夜间巡视。
界面彩色液面计工作原理：由于不同液体光谱的 差别和密度差的关系,运用彩色液位计折射的光学 原理,达到三色显示界面的目的,并在两种液体的 界面间飘浮一个彩色浮标,使两种界面泾渭分明.
彩色玻璃液位计：
它广泛应用于石油、化工、电力,冶金等行业的各种透明液体 容器及锅炉上,例如水、汽油、液氨、丙氨、丙烷、丙烯、芳 烃、酸等油品和化工原料的液位测量,同时适用于两种不同介 质密度的界面测量.其液、气显示反差很大,在远距离观察鲜明 清晰和夜间巡视。
第四节 物位检测及仪表
物位是液位、料位和界面的总称
一.概述：
在容器中液体介质的高低叫液位，容器中固体或颗 粒状物质的堆积高度叫料位。测量液位的仪表叫液 位计，测量料位的仪表叫料位计，而测量两种密度 不同液体介质的分界面的仪表叫界面计。
上述三种仪表统称为物位仪表。
一.概述：
1.物位：
容器中物料的高度； 分为液位、料位和界面三种； 可反映出物料的体积和质量。
2.测量目的：
1.了解生产过程中成品、半成品的量。 2.为生产提供依据。
3.物位仪表的分类：
1.直读式物位仪表： 2.差压式物位仪表： 3.浮力式物位仪表： 4.电磁式物位仪表： 5.核辐射式物位仪表： 6.声波式物位仪表： 7.光学式物位仪表：
第五章 物位检测仪表
刘玉长
5.2.1 敞口容器的液位检测 (1) 无迁移
p+=p0+ρgh, p-=p0
Δ p = p + - p - = ρg h
p0
Qi
对于DDZ-Ⅲ型差压变送器, 输出信号为4~20mA。 Qo
h
· pA
p+
+-
p0
p-
在无迁移时: h=0→Δp=0→I0=4mA(差压变送器的输出)→起始点为零。 h= H→Δp=Δpmax →I0=20mA。
G F
W
G
F
随着液位的升降, 浮球随着液位 变化绕转动轴旋转,达到新的平衡 为止, 其关系式为
l1
W
l2
刘玉长
(W - F )l1 Gl2
浮子式液位计
刘玉长
5.1.3 浮筒式液位计 浮子改成浮筒,将它半浸于液体之中,当液面变化时,浮筒 被液体浸没的体积随着变化而受到不同的浮力,通过测 量浮力的变化可以测量液位。
刘玉长
电容传感器
刘玉长
5.4 电导物位传感器 适用导电液体的液位测量,如液态金属.酸.碱.盐.锅炉水。 导电式.电感式所用电源都是交流。 5.4.1 电接点液位传感器 结构简单,但对电极的材料要求特殊,用可伐合金作电极和 氧化铝陶瓷作绝缘材料密封而成。 要求:液体的电阻应远小于器壁漏电阻。
电阻率已知恒定
刘玉长
5.1 浮力式液位计 工作原理:是基于物体在液体中受浮力作用的原理。 浮子漂浮在液面上或半浸在液体中随液面上下波动而升 降,浮子所在处就是液体的液位。 5.1.1 浮子式液位计 是一种维持力不变的即恒浮力式液位计。 在液体中放一个浮子(浮标),可随液面变化而自由浮动。 结构
(a)浮子式(敞口容器)
物位计的分类及特点
物位计的分类及特点物位计的分类及特点1. 依据测量原理分类•静压物位计–特点：利用介质静压与液位之间的关系来实现测量，简单且稳定。
•差压物位计–特点：通过测量介质的静压差来推导液位，适用于高温、高压等工况。
2. 依据测量方式分类•接触式物位计–特点：物位计与液位直接接触，可以实现高精度的测量，但易受介质性质的影响。
•非接触式物位计–特点：物位计与液位不直接接触，适用于高腐蚀、高温、高压等特殊环境。
3. 依据结构类型分类•露外式物位计–特点：适用于常温、常压下的介质测量，结构简单且易于维护。
•探测式物位计–特点：可实现对高温、低温、高压、高粘度等特殊介质的测量。
4. 依据使用场景分类•液位计–特点：主要用于液体介质的测量，具有高灵敏度和高精度。
•固位计–特点：适用于颗粒状、粉状介质的测量，能够忽略介质表面状况的影响。
以上是物位计的一些分类及特点，通过不同的测量原理、测量方式、结构类型和使用场景的组合，可以选择适合的物位计来满足特定的需求。
5. 特点说明•静压物位计是一种常用的物位测量方法，其测量原理简单可靠。
通过测量介质的静压与液位之间的关系，可以准确推导出液位信息。
•差压物位计适用于一些特殊工况，如高温、高压等场合。
它通过测量介质的静压差来计算出液位，具有一定的应用优势。
•接触式物位计能够实现高精度的测量。
由于物位计与液位直接接触，可以更准确地测量液位信息。
但是需要注意介质的性质对测量结果的影响。
•非接触式物位计适用于一些特殊环境，如高腐蚀、高温、高压等场合。
由于物位计与液位不直接接触，可以避免介质对物位计的腐蚀和污染，提高了测量的可靠性。
•露外式物位计结构简单、易于维护，适用于常温、常压下的介质测量。
它通常采用悬挂在容器上方的测量杆或者浮子，通过测量杆或者浮子的位置来推导液位。
•探测式物位计能够实现对一些特殊介质的测量，如高温、低温、高压、高粘度介质。
通过探测装置与介质接触或者非接触，测量液位信息。
物位检测仪工作原理
物位检测仪工作原理
物位检测仪是利用超声波在固体和液体中的传播速度不同的特性，对不同物位的超声波信号进行测量和传输，从而实现对各种不同物位的连续监测。
超声波在固体和液体中传播速度不同，即超声波在固体和液体中的传播速度不同，根据这一特性可以通过测量超声波在固体和液体中的传播速度来测量物位。
声波在固体和液体中传播的速度不同，主要是因为固体和液体中质子波速不一样。
声波波速与其声速成正比，声波在固体和液体中传播时，声波波速与介质的密度、粘度、温度、压力等因素有关。
通过测量声波波速可以得到被测物体的体积，通过体积就可以知道被测物体的物位。
超声波物位检测仪由三部分组成：传感器、控制器和仪表。
传感器是超声波物位检测仪的核心部分。
传感器由高频振荡电路产生低频振荡信号，通过功率放大电路放大后送到输出电路。
输出电路将输出信号进行放大、滤波处理后，以4-20mA或0-10V形式输出。
传感器内部带有一个放大电路，它能将超声波在被测物体中传播时产生的能量转化为电信号。
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物位测量仪表简要概述
物 位 测 量物位是指存放在容器或工业设备中物质的高度或位置。
液体介质液面的高低称为液位；液体——液体或液体——固体的分界面成为界位；固体粉末或颗粒状物质的堆积高度称为料位。
液位、界位及料位的测量统称为物位测量。
物位测量的目的在于正确的测知容器或设备中储藏物质的容量或质量。
第一章 浮力式液位计第一节 测量原理浮力式液位计是应用浮力原理测量液位的。
它是利用漂浮于液面上的浮子升降位移反映液位的变化；或利用浮子浮力随液位浸没高度而变化。
前者称为恒浮力法，后者称为变浮力法。
1、 恒浮力法液位测量H F∆∆=ρg A （2-1-2）式中ΔH ——浮子高度的变化量；ΔF ——浮力变化量；ρ——被测液体密度；g ——重力加速度；A ——浮子的截面积。
2、 变浮力法液位测量Cx=W-AH ρg （2-1-3）Δx=gA c g A ρρ+ΔH=K ΔH （2-1-5）式中H——浮筒被液体浸没的高度；ΔH——液位的变化量；c——弹簧刚度；x——弹簧压缩位移；Δx——浮筒产生的位移；ρ——被测液体密度；g——重力加速度；A——浮子的截面积。
变浮力法液位测量是通过检测元件把液位的变化转换为力的变化，然后再将力的变化转化为机械位移，并通过转换将机械位移转换为标准信号，以便远传和显示。
第二节恒浮力式液位1、浮球式液位计浮球式液位计平衡关系式为（W-F）l1=Gl2（2-1-6）式中W——浮球的重力；F——浮球所受的浮力；G——平衡重物的重力；l1———转动轴到浮球的垂直距离；l2———转动轴到重物中心的垂直距离；2、磁翻转式液位计磁翻转式液位计在与容器连同的非导磁管内，带有磁铁的浮子随管内液位的升降，利用磁性的吸引，使得带有磁铁的红白两面的翻板产生翻转。
有液体的位置红色朝外，无液体的位置白色朝外，根据红色指示的高度可以读得液位的具体数值。
3、浮子钢带式液位计浮子钢带式液位计整个系统采用了力平衡原理。
当浮子浸没在液体中某一个高度时，液体对浮子产生的浮力为F，若浮子本身的重力为W，恒力弹簧对浮子的拉力为T，整个系统平衡时应满足T=W-F （2-1-7）如果液位升高，则在瞬间会使浮力F增加，恒力弹簧会通过钢带将浮子向上拉升，钢带上的小孔和钉轮上的钉状齿啮合，从而刚带的线位移变为钉轮的角位移。
物位计_精品文档
物位计物位计：原理、应用和发展摘要：物位计是一种用于测量物体或液体高度的仪器。
本文将介绍物位计的基本原理，各种物位计的应用领域以及物位计在技术发展中的前景。
第一部分：物位计的基本原理物位计是一种用于测量物体或液体高度的仪器，它能够提供准确的高度信息，广泛应用于工业生产和科学研究等领域。
物位计的工作原理主要包括声波、雷达、压力、毛细管和浮子等。
声波物位计是利用声波在不同介质中传播速度不同的原理进行测量的。
通过发射声波信号并测量其被物体反射回来的时间，可以计算出物体的高度。
雷达物位计则使用雷达波来测量物体的高度。
雷达物位计通过发射雷达波并接收它们的回波，然后根据回波延迟时间计算出物体的高度。
压力物位计通过测量液体或气体对传感器施加的压力来确定物体的高度。
压力物位计通常包含一个测量腔室和一个传感器，当液体或气体的高度变化时，压力会引起传感器输出信号的变化。
毛细管物位计是根据毛细管现象的原理进行测量的。
毛细管物位计通过测量液体在毛细管内上升的高度来确定物体的高度。
浮子物位计是利用浮子在液体中上下浮动的原理进行测量的。
当液体的高度变化时，浮子也会上下浮动，通过测量浮子的位置可以确定物体的高度。
第二部分：物位计的应用领域物位计在工业生产过程中有着广泛的应用。
例如，在石油化工行业中，物位计被用于测量储罐中的油液和化学物质的高度，以帮助控制生产过程。
在食品加工行业，物位计常用于测量粮食、液体和粉状物料的储存量。
此外，物位计还被广泛应用于环境监测、水处理、医疗设备等领域。
物位计的应用也在不断发展。
近年来，随着物联网技术的快速发展，物位计逐渐与其他设备和系统进行了无缝集成。
例如，在智能工厂中，物位计可以与自动化系统相连，实现对生产过程的实时监测和控制。
此外，随着无线通信技术的成熟，物位计的安装和维护成本也大大降低，使得其在更多领域的应用变得更加普遍。
第三部分：物位计技术的发展趋势在物位计技术的发展中，有几个趋势值得关注。
物位检测介绍
2、雷达液位计特点
① 有极宽的频谱（波长=1.0 mm~1.0m ）可 供选用，可根据被测对象的特点选择不同的测量频 率；
② 在烟雾、 粉尘、 水汽、 化学气氛以及高、 低温环境中对检测信号的传播影响极小， 因此可以 在恶劣环境下工作；
③ 时间常数小， 反应速度快， 可以进行动态 检测与实时处理， 便于自动控制；
缘的同轴金属圆筒制做的外电
极所组成，外电极上开有孔和
ε1
槽，以便被测液体自由地流进
或流出。内、外电极之间采用
绝缘套进行绝缘固定。
ε2
C2(21)HKH
lnD ( /)d
1-内电极 2-外电极 3-绝缘套
（2）导电介质液位的测量
若被测介质为导电液 体，内电极要用绝缘物覆盖 作为中间介质，导电液体与 金属容器壁一起作外电极。 若中间绝缘介质介电常数为 ε，电极被导电液体浸没的 高度为H ，则该电容器的电 容增量为：
2、负迁移（E:\动画素材库\差压式液位计c.swf） 如图所示，变送器和容器之间用隔离罐隔离时：
Δp = p1-p2 = ( h12g + H1g + p0 ) －( h22g + p0 ) = H1g - ( h2- h1)2g
当 H =0时，
Δp = - ( h2 - h1)2g
此时，变送器应输 出4mA以下，但变送器 的输出只能是4~20mA
④ 测量信号本身就是电信号，无须进行非电 量的转换， 从而简化了传感器与微处理器间的接 口。
⑤传输距离远，便于实现遥测和遥控； ⑥微波无显著辐射公害。 缺点：微波传感器存在的主要问题是零点漂 移和标定尚未得到很好的解决。 其次， 测量环 境对测量结果影响大， 如温度、 气压、 取样位 置等。
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讲述物位测量仪表的种类及其原理与特点
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物位测量仪表是测量液态和粉粒状材料的液面和装载高度的工业自动化仪表。
测量块状、颗粒状和粉料等固体物料堆积高度，或表面位置的仪表称为料位计；测量罐、塔和槽等容器内液体高度，或液面位置的仪表称为液位计，又称液面计；测量容器中两种互不溶解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为相界面计。
物位测量仪表的种类很多，常用的有直读式液位计、差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、声波式物位仪表和核辐射物位仪表。
此外，还有电触点式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。
直读式液位计是将指示液位用的玻璃管或特制的玻璃板接于被测容器，根据连通管原理，从玻璃管或玻璃板上的刻度读出液位的高度。
直读式液位计结构简单、直观，但只能就地读数，不能远传。
差压式物位仪表是假定物料的重度为恒定值，容器中液体或固体物料堆积的高度与它在某测试点所产生的压力成正比，因而可用测压的方法来测量物位。
测量压力可用压力表、压力传感器和压力变送器等。
浮力式液位计是根据液位变化时，漂浮在液体表面的浮子随之同步移动的原理工作的。
这一移动距离通过机构传出或变成气信号或电信号，即可测出液位；也可将浮筒的一部分浸入液体中，并使之不能自由漂浮，则其所受的浮力将随液位或相界面位置而变化，测出此浮力变化即可测出液位。
将浮筒所受浮力变化，经联杆和扭管传到变送器霍耳元件，并变换成相应的电信号输出，那么经过仪表就可显示或调节相界面。
电容式物位仪表的工作原理是把物位的变化，变换成相应电容量的变化，测量此电容量的变化从而得到物位变化的。
电容式物位仪表用于测量导电、非导电液体或固体物料的液位、料位或相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。
声波式物位仪表一般分为利用声波阻断原理和利用声波反射原理两类。
声波阻断式物位仪表在物位升高而阻断从发射换能器到接收换能器的声束时，接受换能器接受到的声能会产生突变，并发出突变的开关信号；声波反射物位仪表是根据声波从发射换能器到液面或料面，再从这一表面反射回到接收换能器的时间间隔，来测出物位的。
核辐射液位计是通过放射源发出射线，穿过被测物料后由探测器接收。
当物位改变时，由于被测物料的吸收剂量改变，而使探测器接受到的辐射强度改变，再转换为电信号的变化，经放大后送给显示仪表连续显示物位。
核辐射物位仪表的特点是：射线能穿透很厚的壁以实现不接触测量，因而可用于高压、高温和有毒的密封容器的液位或料位测量，且不受周围电磁场、烟气和灰尘等影响，但使用时须注意保护。