第7章物位检测技术
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《自动检测与转换技术》第七章超声波传感器特点和应用
聚焦探头原理及外形
水浸聚焦探头
超声波探头中的压电陶瓷芯片
将数百伏的超声电脉冲加到压电晶片上，利用 逆压电效应，使晶片发射出持续时间很短的超声振 动波。当超声波经被测物反射回到压电晶片时，利 用压电效应，将机械振动波转换成同频率的交变电 荷和电压。
超声波探头不能直接在被测物表面摩擦， 必须在探头和被测物表面之间加入耦合剂
气泡
清洗物
波浪
超声换能器
第一节 超声波物理基础
频率高于20kHz的机械振动波称为超 声波。它的指向性很好，能量集中，因此 穿透本领大，能穿透几米厚的钢板，而能 量损失不大。在遇到两种介质的分界面 （例如钢板与空气的交界面）时，能产生 明显的反射和折射现象，超声波的频率越 高，其声场指向性就愈好。
超声波的波型分类
常用频率范围：0.5~10MHz， 常见晶片直径：5~30mm
接触式直探头 （纵波垂直入射 到被检介质）
保护膜
外壳用金属制 作，保护膜用硬度 很高的耐磨材料制 作，防止压电晶片 磨损。
接插件
接触式 直探头原理
超声脉冲电压
输入端
接地端
保护膜 被测物上表面
接触式斜探头（横波、瑞利波或兰姆波探头）
接插件 底部耐磨材料
空气超声探头
1—外壳 5—引脚
a） 超声发射器 b）超声接收器 2—金属丝网罩 3—锥形共振盘 4—压电晶片 6—阻抗匹配器 7—超声波束
空气超声探头（续）
空气超声探头外形
空气超声探头外形（续）
空气传导超声波电脉冲发生器
第三节 超声波传感器的应用
当超声发射器与接收器分别置于被测物两 侧时，这种类型称为透射型。透射型可用于遥 控器、防盗报警器、接近开关等。超声发射器 与接收器置于同侧的属于反射型，反射型可用 于接近开关、测距、测液位或物位、金属探伤 以及测厚等。
临床生物化学检验-第7章 临床酶学检验技术
1
酶活性的国际单位定义； 酶活性测定的连续监测法的概念、计算和分 类；酶活性测定的影响因素及最适条件的确定原则。
血清酶变化的病理机制；酶动力学参数的含义；电泳法和免疫抑制法 测定同工酶的原理。
酶蛋白质量测定的优点；定时法测定临床常用诊断酶的原理和评价； 同工酶的其他检测方法。
2
第一阶段（1908 ~ 1950） ：利用化学和有机化学的反应原理测定酶促反应生成量或底物消耗量定 时法测定AMY (1908年， Wohlgemuth)、 LPS、ALP、ACP等几种酶。
2. 国际酶学委员会将每种酶用4个数字加以系统编号： 数字前冠以EC ，数字之间用黑点 隔开。第一个数字表示酶的类别 ，第二个表示亚类 ，第三个表示亚-亚类 ，第四个表示 酶的编号序数：如EC1.1.1.27 LD (乳酸脱氢酶)。
3. 同工酶：催化相同化学反应， 但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的
心梗、肌病、颅脑损伤、肿瘤 心梗、肌病、肺梗死、肝病、肿瘤 肝胆疾病、骨病、妊娠、结肠炎、肿瘤
红细胞、前列腺、溶酶体 γ-GT1、 γ-GT2、 γ-GT3、γ-GT4
前列腺癌、血液病、骨肿瘤 肝癌、梗阻性黄疸
P-AMY(P1、P2、P3)、S-AMY(S1、 S2、 S3、S4) ALT、 mALT AST、 mAST
18
连续监测法（continuous monitoring assay）： 在多个时间点连续测定产物生成量或底物消耗量 ，选取线性期的速率来
计算酶活性 ，又称速率法。将酶与底物在特定条件 (缓冲液、温度等) 下孵育 ，每隔一定时间 (2s∼60s) 连续测定酶促反应过程中某一底物或产物的特征信 号的变化 ，从而计算出每分钟的信号变化速率 ，求 出酶活性浓度。 尤其适合在自动化分析仪上使用
酶活性的国际单位定义； 酶活性测定的连续监测法的概念、计算和分 类；酶活性测定的影响因素及最适条件的确定原则。
血清酶变化的病理机制；酶动力学参数的含义；电泳法和免疫抑制法 测定同工酶的原理。
酶蛋白质量测定的优点；定时法测定临床常用诊断酶的原理和评价； 同工酶的其他检测方法。
2
第一阶段（1908 ~ 1950） ：利用化学和有机化学的反应原理测定酶促反应生成量或底物消耗量定 时法测定AMY (1908年， Wohlgemuth)、 LPS、ALP、ACP等几种酶。
2. 国际酶学委员会将每种酶用4个数字加以系统编号： 数字前冠以EC ，数字之间用黑点 隔开。第一个数字表示酶的类别 ，第二个表示亚类 ，第三个表示亚-亚类 ，第四个表示 酶的编号序数：如EC1.1.1.27 LD (乳酸脱氢酶)。
3. 同工酶：催化相同化学反应， 但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的
心梗、肌病、颅脑损伤、肿瘤 心梗、肌病、肺梗死、肝病、肿瘤 肝胆疾病、骨病、妊娠、结肠炎、肿瘤
红细胞、前列腺、溶酶体 γ-GT1、 γ-GT2、 γ-GT3、γ-GT4
前列腺癌、血液病、骨肿瘤 肝癌、梗阻性黄疸
P-AMY(P1、P2、P3)、S-AMY(S1、 S2、 S3、S4) ALT、 mALT AST、 mAST
18
连续监测法（continuous monitoring assay）： 在多个时间点连续测定产物生成量或底物消耗量 ，选取线性期的速率来
计算酶活性 ，又称速率法。将酶与底物在特定条件 (缓冲液、温度等) 下孵育 ，每隔一定时间 (2s∼60s) 连续测定酶促反应过程中某一底物或产物的特征信 号的变化 ，从而计算出每分钟的信号变化速率 ，求 出酶活性浓度。 尤其适合在自动化分析仪上使用
水文地质第七章 工程地质原位测试及勘察
动力触探试验DPT
一、动力触探试验原理：
动力触探（Dynamic Penetration Test 简称DPT）是利用一 定的落锤能量，将一定尺寸、一定形状的探头打入土中，根据 打入的难易程度（可用贯入度、锤击数或单位面积动贯入阻力 来表示）判定土层性质的一种原位测试方法。 可分为圆锥动力触探和标准贯入试验两种。
（四）、施工勘察 施工阶段勘察的目的和任务就是配合设计、施工单位进行勘 察，解决与施工有关的岩土工程问题，并提出相应的勘察资 料。当遇下列情况之一时，需进行施工勘察： 1）基坑或基槽开挖后，岩土条件与原勘察资料不符。 2）深基础施工设计及施工中需进行有关地基监测工作。 3）地基处理、加固需进行检验工作。 4）地基中溶洞或土洞较发育，需进一步查明及处理。 5）在工程施工中或使用期间，当边坡体、地下水等发生未 曾估计到的变化时，应进行检测，并对施工和环境的影响进 行分析评价。
4、可大大缩短Βιβλιοθήκη 基土层勘察周期。主要方法：
1、静力载荷试验 2、触探试验 3、圆锥动力触探 4、标准贯入试验 5、十字板剪切试验 6、扁铲侧胀试验 7、旁压试验 8、波速测试 9、现场大型直剪试验 10、块体基础振动试验
静力载荷试验CPT
一、基本原理与意义：
静力载荷试验就是在拟建建 筑场地上，在挖至设计的基础埋 置深度的平整坑底放置一定规格 的方形或圆形承压板，在其上逐 级施加荷载，测定相应荷载作用 下地基土的稳定沉降量，分析研 究地基土的强度与变形特性，求 得地基土容许承载力与变形模量 等力学数据。
二、动力触探试验目的： 利用动力触探试验可以解决如下问题： 1）划分不同性质的土层。当土层的力学性质有显著差异， 而在触探指标上有显著反映时，可利用动力触探进行分层 和定性地评价土的均匀性，检查填土质量，探查滑动带、 土洞和确定基岩面或碎石土层的埋藏深度等。 2）确定土的物理力学性质。确定砂土的密实度和黏性土 的状态，评价地基土和桩基承载力，估算土的强度和变形 参数等。
物位测量 振动式
物位测量振动式
振动式物位测量是一种非接触式的物位测量方法，其原理是利用振动探头发出振动信号，当探头与物料接触时，由于物料的阻尼作用，探头的振幅或频率会发生变化，这些变化会被转换成电信号，进而测量物位高度。
振动式物位开关的探头是一个振动体，一般采用压电器件实现探头振动的驱动和检测。
根据探头的不同形状和尺寸，振动式物位开关可以分为音叉料位开关、音叉液位开关和振棒料位开关等。
其中，音叉料位开关适用于测量粉末和细小颗粒的固体料位，而音叉液位开关则适用于测量液体料位。
振动式物位开关具有多种优势，如适宜测量超低密度介质的测量，可测介质密度范围宽，能适应超低密度介质测量；具有较强的适应性，特别适合湿度变化和介电常数不稳定的介质测量；抗挂料能力强，振动探头经过精密调谐，具有较大挂料和粘附冗余，能很好适应粘稠或易挂料介质的测量；产品可靠性高，采用高品质电子元器件，注重设计和工艺细节，严控生产流程和质量检测；能够用于高温工况的介质测量，耐高温设计，过程温度可达250℃，而超高温型的过程温度可达400℃；适合管道和狭小空间的物位测量，探头小，特别适合用于管道测量；具有较强的耐腐蚀性，振动探头采用316L材质，抗腐蚀能力强；取得防爆证书，通过气体、粉尘隔爆和本安双重防爆认证；具有丰富的自诊断功能，能准确定位故障信息。
总之，振动式物位测量是一种可靠、高效、适应性强的物位测量方法，被广泛应用于各种液体、粉末、颗粒固体的测量中。
海洋测绘-第7章 水深测量及水下地形测量-PPT精选文档
监控器
外部监 测和显 示系统
后处理 GPS 导航监控器
操作和检 测单元
实时数据处理工作站 数据存储
声速断面 Transceiver
数据存储 数据存储 和处理
绘图仪
罗经
声纳影像记录 姿态传感器 换能器 图2.1SimradEM950/1000多波束声纳系统组成单元 打印机
波束的发射、接收流程及其工作模式 多波束换能器基元的物理结构是压电陶瓷，其作 用在于实现声能和电能之间的相互转化。换能器也正 是利用这点实现波束的发射和接收。 多波束发射的不至一个波束，而是形成一个具有一定 扇面开角的多个波束，发射角由发射模式参数决定。
多波束波束的几何构成
波束在海底投射点位置的计算需要船位、潮位、船 姿、声速剖面、波束到达角和往返程时间等参数。计 算过程包括如下四个步骤： 姿态改正。 船体坐标系下波束投射点位置的计算。 波束投射点地理坐标的计算。 波束投射点高程的计算。
为便于波束投射点船体坐标的计算，现作如下假设： 换能器处于一个平均深度，静、动吃水仅对深度有 影响，而对平面坐标没有影响。 波束的往、返程声线重合。 对于高频发射系统，换能器航向变化影响可以忽略。
高分辨率测深侧扫声纳
高分辨率测深侧扫声纳简称为HRBSSS声纳 (High Resolution Bathymetric Sidescan Sonar)。 HRBSSS声纳分辨率高、体积小、重量轻、功耗低以 及声纳阵沿载体的长轴安装，特别适用于AUV、 HUV、ROV、拖体和船上，在离海底比较近的高度 上航行，获得高分辨率的地形地貌图。 声纳阵包括左舷和右舷两个声纳阵，自主开发的 声纳软件包括水上数字信号处理软件、水上服务器软 件、声纳驱动软件和水下主控软件，以及用于调试测 试的终端调试测试软件、终端调试测试软件和声纳仿 真软件。
物联网 第七章 定位技术
星信息
快速找到当前可用的 GPS卫星
计算 位置
MS-Based 方式
MS- Assisted 方式
25
7.3.1 室内定位技术概述 7.3.2 室内GPS定位技术 7.3.3 红外线室内定位技术 7.3.4 超声波定位技术 7.3.5 蓝牙室内定位技术 7.3.6 RFID室内定位技术 7.3.7 UWB室内定位技术 7.3.8 WIFI室内定位技术 7.3.9 ZigBee室内定位技术
7
GPS是（Global Positioning System）全球定位系统的简称，它是 上世纪70年代初美国出于军事目的开发的卫星导航定位系统，到1994年 ，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星已布置完成。
8
GPS全球定位系统由空间部分、地面控制部分与用户设备三部分组成
9
GPS全球定位系统 空间部分
27
室内定位技术要求
定位精度 稳健性 安全性 方向判断 标志识别 复杂度
28
当GPS接收机在室内时，信号受建筑物的影响而大大衰减，定位精度也很 低，要想达到室外一样直接从卫星中提取导航数据和时间信息是不可能的。为 得到较高的信号灵敏度PS技术采用大量的相关定位器并行地搜索可能的延 迟码，以助于实现快速定位。
第七章 定位技术
7.1 定位服务概述 7.2 定位服务的核心技术 7.3 室内定位技术 7.4 室内外综合定位技术
2
定位服务（LBS，Location Based Services）又称位置服务，是由 卫星定位与GIS结合，加上移动通信网络与相关技术的支持，获得移动 终端、用户或实体的实际位置，如其经纬度坐标、高程数据或对应的电 子地图上的标示点，实现各种与位置相关的各类服务。
地面控制系统 用户设备部分
快速找到当前可用的 GPS卫星
计算 位置
MS-Based 方式
MS- Assisted 方式
25
7.3.1 室内定位技术概述 7.3.2 室内GPS定位技术 7.3.3 红外线室内定位技术 7.3.4 超声波定位技术 7.3.5 蓝牙室内定位技术 7.3.6 RFID室内定位技术 7.3.7 UWB室内定位技术 7.3.8 WIFI室内定位技术 7.3.9 ZigBee室内定位技术
7
GPS是（Global Positioning System）全球定位系统的简称，它是 上世纪70年代初美国出于军事目的开发的卫星导航定位系统，到1994年 ，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星已布置完成。
8
GPS全球定位系统由空间部分、地面控制部分与用户设备三部分组成
9
GPS全球定位系统 空间部分
27
室内定位技术要求
定位精度 稳健性 安全性 方向判断 标志识别 复杂度
28
当GPS接收机在室内时，信号受建筑物的影响而大大衰减，定位精度也很 低，要想达到室外一样直接从卫星中提取导航数据和时间信息是不可能的。为 得到较高的信号灵敏度PS技术采用大量的相关定位器并行地搜索可能的延 迟码，以助于实现快速定位。
第七章 定位技术
7.1 定位服务概述 7.2 定位服务的核心技术 7.3 室内定位技术 7.4 室内外综合定位技术
2
定位服务（LBS，Location Based Services）又称位置服务，是由 卫星定位与GIS结合，加上移动通信网络与相关技术的支持，获得移动 终端、用户或实体的实际位置，如其经纬度坐标、高程数据或对应的电 子地图上的标示点，实现各种与位置相关的各类服务。
地面控制系统 用户设备部分
第7章 生物特征识别概述
生物特征
2
生物识别与传统识别方式
持有物 (“something I have”)
广泛性 •Keys 唯一性 •Passport 安全性 •Smart Card 可采集 易接受
知识 (“something I know”)
•Password •PIN 广泛性 唯一性 安全性 可采集 易接受
每个虹膜都包含一个独一无二的基于像冠、水晶体、 细丝、斑点、结构、凹点、射线、皱纹和条纹的特 征的结构； 虹膜具有随机的细节特征和纹理图像，人在出生半 年至一年内虹膜发育完全，此后终身不变；
虹膜识别技术是错误率最低的一种生物特征识 别技术。
13
（1）虹膜识别
14
（1）虹膜识别
虹膜识别的特性 惟一性高。由信息组合的复杂性决定。同卵双胞胎的 虹膜纹理信息不同，同一个人左右眼的虹膜纹理也不 同。 稳定性高。虹膜纹理在胎儿7个月时已形成，出生618个月后终身不变，不随年龄、职业、生活方式的变 化而变化，不被污染，不会磨损，不因疾病改变纹理 结构。 抗欺骗性强。不能人工仿造或手术仿造他人虹膜组织， 使用克隆技术也不能复制。虹膜不留印迹，不会因痕 迹残留导致他人非法获取特征信号。 可采集性强。虹膜具有可见外形，可从一定的距离处 采集信号，不需用户接触设备，可在无光照情况下进 行采集。 15
11
7.3 生物特征识别技术比较
常用的生物特征识别技术
虹膜识别 人脸识别 人耳识别 指纹识别 掌纹识别 手形识别 静脉识别
12
（1）虹膜识别
虹膜识别技术：是基于在自然光或红外光照射 下，对虹膜上可见的外在特征进行计算机识别 的一种生物识别技术。 虹膜：环绕着瞳孔的一层有色的细胞组织；
第7章胡向东传感器与检测技术PPT
变磁通式磁电传感器
43
2
1
NS
(a)
31
A 6
A
7
5
5
6
(b)
(a) 开磁路； (b) 闭磁路
图（a）为开磁路变磁通式：线圈、磁铁静止不动， 测量 齿轮安装在被测旋转体上，随被测体一起转动。每转动一个齿， 齿的凹凸引起磁路磁阻变化一次，磁通也就变化一次， 线圈中 产生感应电势，其变化频率等于被测转速与测量齿轮上齿数的 乘积。这种传感器结构简单，但输出信号较小，且因高速轴上 加装齿轮较危险而不宜测量高转速的场合。
7.1.2
当测量电路接入磁电传感器电路时，磁电传感器的输出电
流Io为
I0
=
E R Rf
NBLv
=
R Rf
式中： Rf——测量电路输入电阻； R——线圈等效电阻。
I0
传E
感
器R
指示器
Rf
传感器的电流灵敏度为
SI
I0 v
NBL R Rf
而传感器的输出电压和电压灵敏度分别为
U0
I0Rf
NBLvRf R Rf
R3
R4
Rw
R3
R4
Rw
d
d
d
d
b
b
（a）不对称补偿
b
b
（b）对称补偿
寄生直流电动势的补偿
元件在制作安装时，尽量做到使电极欧姆接 触，并做到均匀散热。
欧姆接触：金属与半导体的接触，其接触面 的电阻值远小于半导体本身的电阻。
霍尔元件的温度误差及其补偿
Ip
IH
Rp
I
UH
KH KH 0 (1 T )
7.1.1工作原理
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P1、P2——引入变送器正压室和负压室的压力(Pa)； H ——液位高度(m)； h1、h2——容器底面和工作液面距变送器高度(m)。
第7章物位检测技术
7.1.1力学法检测液位
2.浮力法检测液位
浮力法测液位是依据力平衡原理，通常借助浮 子一类的悬浮物，浮子做成空心刚体，使它在 平衡时能够浮于液面。当液位高度发生变化时， 浮子就会跟随液面上下移动。因此测出浮子的 位移就可知液位变化量。
4
当液位变化 H 时，浮子浸入深度 h 应保持不变才 能使测量准确，但由于摩擦等因素，浮子不会马上跟随动
作，它的浸入深度的变化量为 H ，所受浮力变化量 FgD2 H
4
克服了摩擦力 f r 后浮子才会开始动作，这就是仪表
不灵敏区的产生原因。✓可见：灵敏度与浮子直径有关，适当
HH 4
fr F gD2
增大浮子直径，会使相同摩擦 情况下浮子的浸入深度变化量 减小，灵敏度提高，从而提高
第7章物位检测技术
电学法检测液位
（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。 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。
图7-6为用于 连续测量的 电阻式液位 计原理图
第7章物位检测测技量术 精度
浮力法检测液位
（2）浮筒式液位计
浮筒式液位计属于变 浮力液位计，当被测 液面位置变化时，浮 筒浸没体积变化，所 受浮力也变化，通过 测量浮力变化确定出 液位的变化量。
图7-5为浮筒式液位计原理图
第7章物位检测技术
浮力法检测液位
图7-5所示的液位计是用弹簧平衡浮力，用差动变压器测量浮筒 位移，平衡时压缩弹簧的弹力与浮筒浮力及重力G平衡。即
第7章物位检测技术
7.1 液位检测方法 7.2 料位检测方法 7.3 相界面的检测 7.4 物位仪表分类与选用
第7章物位检测技术
7.1 液位检测方法
液位检测总体上可分为直接检测和间接检 测两种方法，由于测量状况及条件复杂多 样，因而往往采用间接测量，即将液位信 号转化为其它相关信号进行测量，如压力 法、浮力法、电学法、热学法等。
浮子式液位计按浮子形状不同，可分为浮子式、 浮筒式等等；按机构不同可分为钢带式、杠杆 式等。
第7章物位检测技术
浮力法检测液位
（1）钢带浮子式液位计 图7-4为直读式钢带浮子式液位计，这是一种最简单的液位计， 一般只能就地显示。
第7章物位检测技术
钢带浮子式液位计的测量误差
平衡时，浮子重量与钢带拉力之差W与浮力相平衡： W gD2 h
第7章物位检测技术
电阻式液位计 整个传感器电阻为 R 2 A H h 2 A H 2 A h K 1 K 2 h
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。
✓特点 结构和线路简单，测量准确，通过在与测量臂相邻的桥
Байду номын сангаас臂中串接温度补偿电阻可以消除温度变化对测量的影响。
✓缺点 如极棒表面生锈、极化等，另外，介质腐蚀性将会影响
电阻棒的电阻大小，这些都会使测量精度受到影响。
第7章物位检测技术
压力法检测液位
常用于测量开口容器液位高度的三种压力式液位计如图7-2
第7章物位检测技术
压力法检测液位
对于密闭容器中的液位测量，除可应用上述三种液位计外，还 可用差压法进行测量，它可在测量过程中需消除液面上部气压 及气压波动对示值的影响，差压式液位计测量原理如图7-3
第7章物位检测技术
第7章物位检测技术
7.1 液位检测方法
7.1.1 力学法检测液位 7.1.2 电学法和电磁法检测液 位 7.1.3 热学法检测液位
7.1.4 声学与光学法检测液位 7.1.5 核辐射法检测液位
第7章物位检测技术
7.1.1力学法检测液位
1. 压力法检测液位
（1）直接测量法 直接测量是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通 器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过 标尺读出液位高度，如图7-1所示的玻璃管液位计。
第七章 物位检测技术
第7章物位检测技术
概述
物位检测包括液位、料位和相界面位置的 检测。它一般是以容器口为起点，测量物 料相对起点的位置。液位指液体表面位置， 液面一般是水平的，但在有些情况下可能 有沸腾或起泡。料位指容器中固体粉料或 颗粒的堆积高度的表面位置，一般固体物 料在自然堆积时料面是不平的。相界面指 同一容器中互不相溶的两种物质在静止或 扰动不大时的分界面，包括液—液相界面、 液—固相界面等，相界面检测的难点在于 界面分界不明显或存在混浊段。
kxgA HG
当液位发生变化时有 k x x g H A H x G
两式相减得
✓表明：
H1kgAx
液位高度变化与弹簧变形量成正比。弹簧变形量可用 多种方法测量，既可就地指示，也可用变换器(如差 动变压器)变换成电信号进行远传控制。
第7章物位检测技术
浮力法检测液位
钢带浮子式液 位计实物图
第7章物位检测技术
压力法检测液位
（2）压力法检测液位 压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。 由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成 正比，因此通过测容器中液体的压力即可测算出 液位高度。 对常压开口容器，液位高度H与液体 静压力P之间有如下关系：
H P
g 式中， ——被测液体的密度( kg / m3 )。
浮筒式液位计实物图
第7章物位检测技术
7.1.2 电学法和电磁法检测液位
1．电学法检测液位
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。
差压式液位计原理
一般在低压管中充满隔离液体。若隔离液体密度
为 2 ，被测液体密度为 1 ，一般都使 1 2 ，由
图7-3得压力平衡方程：
P 11 g H h 1 P
P22g2hP
则 P P 1 P 2 1 g H 1 g 1 h 2 g 2 h 1 g Z H 0
第7章物位检测技术
7.1.1力学法检测液位
2.浮力法检测液位
浮力法测液位是依据力平衡原理，通常借助浮 子一类的悬浮物，浮子做成空心刚体，使它在 平衡时能够浮于液面。当液位高度发生变化时， 浮子就会跟随液面上下移动。因此测出浮子的 位移就可知液位变化量。
4
当液位变化 H 时，浮子浸入深度 h 应保持不变才 能使测量准确，但由于摩擦等因素，浮子不会马上跟随动
作，它的浸入深度的变化量为 H ，所受浮力变化量 FgD2 H
4
克服了摩擦力 f r 后浮子才会开始动作，这就是仪表
不灵敏区的产生原因。✓可见：灵敏度与浮子直径有关，适当
HH 4
fr F gD2
增大浮子直径，会使相同摩擦 情况下浮子的浸入深度变化量 减小，灵敏度提高，从而提高
第7章物位检测技术
电学法检测液位
（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。 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。
图7-6为用于 连续测量的 电阻式液位 计原理图
第7章物位检测测技量术 精度
浮力法检测液位
（2）浮筒式液位计
浮筒式液位计属于变 浮力液位计，当被测 液面位置变化时，浮 筒浸没体积变化，所 受浮力也变化，通过 测量浮力变化确定出 液位的变化量。
图7-5为浮筒式液位计原理图
第7章物位检测技术
浮力法检测液位
图7-5所示的液位计是用弹簧平衡浮力，用差动变压器测量浮筒 位移，平衡时压缩弹簧的弹力与浮筒浮力及重力G平衡。即
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7.1 液位检测方法 7.2 料位检测方法 7.3 相界面的检测 7.4 物位仪表分类与选用
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7.1 液位检测方法
液位检测总体上可分为直接检测和间接检 测两种方法，由于测量状况及条件复杂多 样，因而往往采用间接测量，即将液位信 号转化为其它相关信号进行测量，如压力 法、浮力法、电学法、热学法等。
浮子式液位计按浮子形状不同，可分为浮子式、 浮筒式等等；按机构不同可分为钢带式、杠杆 式等。
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浮力法检测液位
（1）钢带浮子式液位计 图7-4为直读式钢带浮子式液位计，这是一种最简单的液位计， 一般只能就地显示。
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钢带浮子式液位计的测量误差
平衡时，浮子重量与钢带拉力之差W与浮力相平衡： W gD2 h
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电阻式液位计 整个传感器电阻为 R 2 A H h 2 A H 2 A h K 1 K 2 h
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。
✓特点 结构和线路简单，测量准确，通过在与测量臂相邻的桥
Байду номын сангаас臂中串接温度补偿电阻可以消除温度变化对测量的影响。
✓缺点 如极棒表面生锈、极化等，另外，介质腐蚀性将会影响
电阻棒的电阻大小，这些都会使测量精度受到影响。
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压力法检测液位
常用于测量开口容器液位高度的三种压力式液位计如图7-2
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压力法检测液位
对于密闭容器中的液位测量，除可应用上述三种液位计外，还 可用差压法进行测量，它可在测量过程中需消除液面上部气压 及气压波动对示值的影响，差压式液位计测量原理如图7-3
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7.1 液位检测方法
7.1.1 力学法检测液位 7.1.2 电学法和电磁法检测液 位 7.1.3 热学法检测液位
7.1.4 声学与光学法检测液位 7.1.5 核辐射法检测液位
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7.1.1力学法检测液位
1. 压力法检测液位
（1）直接测量法 直接测量是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通 器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过 标尺读出液位高度，如图7-1所示的玻璃管液位计。
第七章 物位检测技术
第7章物位检测技术
概述
物位检测包括液位、料位和相界面位置的 检测。它一般是以容器口为起点，测量物 料相对起点的位置。液位指液体表面位置， 液面一般是水平的，但在有些情况下可能 有沸腾或起泡。料位指容器中固体粉料或 颗粒的堆积高度的表面位置，一般固体物 料在自然堆积时料面是不平的。相界面指 同一容器中互不相溶的两种物质在静止或 扰动不大时的分界面，包括液—液相界面、 液—固相界面等，相界面检测的难点在于 界面分界不明显或存在混浊段。
kxgA HG
当液位发生变化时有 k x x g H A H x G
两式相减得
✓表明：
H1kgAx
液位高度变化与弹簧变形量成正比。弹簧变形量可用 多种方法测量，既可就地指示，也可用变换器(如差 动变压器)变换成电信号进行远传控制。
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浮力法检测液位
钢带浮子式液 位计实物图
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压力法检测液位
（2）压力法检测液位 压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。 由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成 正比，因此通过测容器中液体的压力即可测算出 液位高度。 对常压开口容器，液位高度H与液体 静压力P之间有如下关系：
H P
g 式中， ——被测液体的密度( kg / m3 )。
浮筒式液位计实物图
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7.1.2 电学法和电磁法检测液位
1．电学法检测液位
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。
差压式液位计原理
一般在低压管中充满隔离液体。若隔离液体密度
为 2 ，被测液体密度为 1 ，一般都使 1 2 ，由
图7-3得压力平衡方程：
P 11 g H h 1 P
P22g2hP
则 P P 1 P 2 1 g H 1 g 1 h 2 g 2 h 1 g Z H 0