物位检测技术.
工业过程参数检测技术
3.1 温度检测
自然界中几乎全部旳物理化学过程都与温度紧密 有关，所以温度是工农业生产、科学试验以及日 常生活中需要普遍进行测量和控制旳一种主要物 理量。
温度只能经过物体随温度变化旳某些特征来间接 测量，而用来量度物体温度数值旳标尺叫温标。 它要求了温度旳读数起点（零点）和测量温度旳 基本单位。目前国际上用得较多旳温标有华氏温 标、摄氏温标、热力学温标.
接触不良等会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀 性介质影响感温元件旳性能和寿命。
3.1 温度检测
措施: 接触式、非接触式。 非接触式测温
感温元件不与被测对象相接触，而是经过 辐射进行热互换，故可防止接触测温法旳缺陷， 具有较高旳测温上限。另外，非接触测温法热 惯性小，可达千分之一秒，故便于测量运动物 体旳温度和迅速变化旳温度，以及腐蚀、有毒 介质旳温度。 缺陷：测量精度低、测量距离和中间介质影响 成果
3.1 温度检测
部分辐射温度计旳光路系统如图所示，一般 由主镜和次镜一组发射系统来完毕焦距旳调整， 使成像集中在热敏元件表面。
而目镜系统主要用于对目旳旳瞄准、热敏元 件旳输出信号经过测量电路来完毕信号旳放大 和整流。测量电路涉及测量桥路、前置放大、 选频、移相放大以及相敏整流等部分。
3.1 温度检测
热电效应及基本定律：两种不同材料 旳金属丝两端牢固地接触在一起，构成 图所示旳闭合回路，当两个接触点(称为 结点)温度t和t0不相同步，回路中既产生 电势，并有电流流通，这种把热能转换 成电能旳现象称为热电效应。
3.1 温度检测
均质导体定律 由均质材料构成旳热电偶、热电动势旳 大小只与材料及结点温度有关。与热电 偶旳大小尺寸、形状及沿电极温度分布 无关。如材料不均匀、因为温度梯度旳 存在，将会有附加电动势产生。
物位检测的方法
物位检测的方法1. 引言物位检测是工业领域中常用的一种检测技术，用于测量容器或储存设备中物体的位置或高度。
物位检测的准确性和可靠性对于许多工业应用至关重要，例如仓储管理、流体控制、化工过程等。
本文将介绍物位检测的方法，并详细探讨其中的几种常见技术。
2. 物位检测方法概述物位检测可以分为接触式和非接触式两种方法。
接触式方法通过直接接触被测物体来测量其物位，而非接触式方法则通过无需接触物体的方式来实现物位检测。
下面将详细介绍几种常见的物位检测方法。
3. 接触式物位检测方法3.1 浮子式物位开关浮子式物位开关是一种简单而有效的接触式物位检测方法。
它通常由一个浮子和一个磁性球组成，浮子随着被测物位的变化而上下浮动，磁性球则会跟随浮子的运动。
当被测物位到达预定位置时，磁性球会吸附在设备壁上的磁感应开关上，从而触发开关信号，实现物位的检测。
3.2 振叉式物位开关振叉式物位开关是另一种常见的接触式物位检测方法。
它由一个安装在容器壁上的振叉和一个电子控制单元组成。
当被测物位低于振叉位置时，振叉会自由振动。
而当被测物位触碰到振叉时，振叉的振动会停止，电子控制单元会产生信号来指示物位到达设定高度。
4. 非接触式物位检测方法4.1 声波物位检测声波物位检测是一种常用的非接触式物位检测方法。
它利用声波的传播速度和反射原理来测量物位的高度。
通常，发射器会发射一束声波，声波在空气中传播并被物体反射回来，接收器接收到反射的声波信号后，根据声波的传播时间计算出物位的高度。
4.2 激光物位检测激光物位检测是一种高精度的非接触式物位检测方法。
它利用激光束的发射和接收原理来测量物位的高度。
一般情况下，激光束被发射器发出，并被物体反射回接收器。
通过测量激光束的传播时间和反射角度，可以计算出物位的高度。
5. 物位检测方法的优缺点比较下表总结了接触式和非接触式物位检测方法的优缺点：方法优点缺点简单、成本低对测量介质要求较高浮子式物位开关振叉式物位灵敏、可靠对介质的粘性和密度有限制开关声波物位检非接触、无需中断生产过程环境对声波传播的影响较大测高精度、可靠对介质的浑浊程度和颜色有限制激光物位检测6. 结论物位检测是工业应用中不可或缺的一项技术，它对于生产和管理过程的控制具有重要意义。
浅析物位检测在工业生产中的意义
（ ３ ）雷达液位计 。雷达液位计利用喇叭状波导管发射低功 率微波 （ 几十微瓦） ，遇到被测介面后 ，部分微波反射 回来 ，被 发射 、接收组合液位计系统接收 ，通过测量发射 、接收的时间 差来间接测量液位 。发射装置与被测介质表面的距离 同脉冲在
物 位 计
高
由
高
由
没 有
没 有
高
士
没有
没有
高
高
高
由
连续
连续
电容 式 物
位 计
仪 表 ，利用放射性同位素辐射 线射 入一定厚 度的介质 ，部分粒 子因克服阻力与动能消耗被吸收 ，另一部分粒 子则透过介质 ， 射线的投射强度随通过介质的厚度的增加而减弱。
感器已成为这一领域仪 表的发展趋 势；随着纳米技术 、生物工
程技术的发展 ，纳米技术 和生物技术在液位测量 中的应用也将
会１ ３ 益 增多。总的来 说 ，液位 计必将 向着微型化 、高精度 、适
用范围广 、低功耗 、智能化方向发展 。
参 考 文 献 【 １ 】厉 玉鸣． 化工仪表 及 自 动化 ． 化 学工 业 出版社 ［ ２ Ｊ张 惠荣． 热工仪表 及其 维护 ． 冶金工 业 出版社
越高 。为解决 生产 中的测 量问题 ，一方 面是采 用新的测 量原
理 ，开发新的液位检 测仪 表 ，扩 大检测 的手段 ，另一方面需朝 着实现微机化和智能化 的方向发展 随着计算机应用的普及， 直接输 出数字信号 的数字化液位传
强腐蚀 ，易结 晶，防堵塞 ，防冷冻及固体粉状 ，粒状物料 。 可测量强腐蚀型介质的液位 ，测量高温介质的液位 ，测量
传感与检测技术物位检测
随着微电子和纳米技术的发展，物位检测 设备的体积越来越小，便于安装和使用。
技术挑战与解决方案
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
精度和稳定性问题
由于物位检测环境的复 杂性和不确定性，高精 度和稳定性的检测技术 是当前面临的主要挑战 。解决方案包括采用新 型传感器材料、优化算 法和数据处理技术等。
无线通信干扰
03
传感与检测技术在物位检测中的 应用
工业生产中的物位检测
总结词：精确控制 总结词：提高效率 总结词：降低成本
详细描述：在工业生产中，物位检测是关键环节，通过 使用传感与检测技术，可以精确地检测和控制原材料、 半成品和成品的库存量，确保生产流程的顺利进行。
详细描述：通过实时监测物位，可以及时发现异常情况 ，如库存不足或溢出，从而快速响应，避免生产中断， 提高整体生产效率。
电容式检测
利用物位变化引起电容器极板间 介质变化，从而改变电容量，通 过测量电容量的变化来检测物位 。
非接触式物位检测
超声波检测
利用超声波在不同介质中传播速度的 差异，通过测量反射波的时间差或相 位差来检测物位。
雷达式检测
通过发射高频电磁波并接收反射回来 的信号，根据信号的相位差或时间差 来检测物位。
详细描述：通过物位检测技术，可以实现仓库的智能化 管理，自动记录货物的入库、出库和库存情况，提高仓 库的空间利用率和货物周转率。
详细描述：基于物位检测数据的分析，可以为物流企业 提供智能决策支持，如优化运输路径、预测市场需求等 ，帮助企业更好地应对市场变化。
农业领域的物位检测
总结词：精准农业
详细描述：在农业领域，物位检测技术用于精准农业管理，通过实时监测土壤湿 度、养分等参数，为农民提供科学合理的灌溉和施肥方案，提高农作物的产量和 质量。
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。
电容式物位计的工作原理
电容式物位计的工作原理
《电容式物位计的工作原理》
一、电容式物位计的基本原理
电容式物位计是根据电容之间变化的物理原理，结合微机、模拟电路和控制信号处理技术，综合利用液体和固体的复合介质来实现物料在库存（箱）内实时监测的物料管理设备。
它利用不同的液体中或导电材料的电容和接地部分空气的电容，再通过电路的变化来检测物料在箱中的位置，从而实现物料的定位检测和控制。
二、电容式物位计的工作原理
1、介质层：电容式物位计的工作原理是通过建立一个介质层，由液体或导电材料形成一个介质层，来检测物料在箱中的位置，介质层的电容会受到物料的影响变化而发生变化。
2、接地：电容式物位计要求介质层（液体或导电材料）与空气的电容差别是检测物料在箱中的位置的重要参数，而接地的作用就是让介质层和空气的电容之间有一定的差别，从而使检测出来的数据准确。
3、电子元件：电容式物位计还需要利用一些电子元件来实现检测和控制，电子元件的作用是接收介质层和空气的电容之间不同的变化，并把介质层变化的电容转化成数字信号，在电子设备上传送出去，以此来检测物料在箱中的位置。
三、电容式物位计注意事项
1.电容式物位计要求介质层（液体或导电材料）与空气的电容之
间要能够有效地隔离，否则检测出的数据将不准确；
2. 电容式物位计要求介质层（液体或导电材料）的电容值要能够有效的实现检测，否则检测出的数据也不准确；
3. 电容式物位计要求接地要有效，否则检测出的数据也不准确；
4. 电容式物位计要求电子元件要准确可靠，否则检测出的数据也不准确。
自动检测技术--物位测量(及课后答案)教材58页文档
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
自动检测技术--物位测量(及 课后答案) 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
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新型非侵入式超声物位检测方法研究
Ｖ １ ７Ｎ ． ２ ０ ） ｏ． ｏ９（ ０ ６ ３
其宏观表现相当于存在 的预测公式 ． 以聚 乙烯颗粒 为例 ． 系统考察 了料位 动物体损失了这部分能量 。 高度 与超 声 振 动能 量 的衰减 、 粒 物 理性 质 和 振 动 做 负 功 的阻尼 力 ． 即是 辐 射 阻尼Ｉ 颗 这 Ｉ 。 如 果 在 料仓 仓 壁 或 料 仓 内构件 上 施 加 了高 于 传递 介 质 的关 系 ． 利用 浙 江 大 学 联 合化 学 反 应 工 并
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２０ 第 ３ ０６年 ７卷第 ９期
文章 编 号 ：０ ６ ４ ８ （０ ６ ０ — ０ ７ ０ １０ — １４ ２ ０ ）９ ０ ２ — ４
《浙 江 化 工 》
一２ ７一
刘诚 午 ，王靖岱 ，阳永荣 （ 浙江 大学化 学 工程 与 生物 工程 学 系，浙 江 杭 州 ３０２ ） １０７
中图分 类号 ： Ｂ ５ Ｔ ５９ 文献标 示码 ： Ａ
在石油化工生产过程 中 ， 存在着诸 多承载颗粒 高 频波 衰减 严 重 ， 导致 料 位计 甚 至无 法正 常工作 。 物料或液体的容器和反应器 ， 其料位和液位的实 时 射 线料 位 计 测量 比较 准 确 ． 是 由于 其使 用对 现 场 但 工作人员造成致命伤害的放射性 射线源 ， 对环境 要的作用。例如在气相法聚乙烯生产过程 中， 实时 极不友好 。 因此 ， 开发一种高灵敏度、 高可靠性和高
仪表包括钢带式料位计 、 电容式料位计 、 伺服式料 新 技 术之 一 ， 由于 超声 波 指 向性 强 ， 量 消耗 缓 慢 ， 能 位计 、 雷达 料位 计 、 压计 量 法 、 声 回波 料 位计 和 在 介 质 中传播 的距 离 较 远 ， 静 超 因而 超 声波 经 常用 于 距
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2L C ln D d
(2)安装形式 右图7-9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7-10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. 热电法
热电法采用热电 偶测量温度场，右图 7-11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。 图7-11热电偶测量高温 金属熔液液位原理图
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。
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。
(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7-8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 。
1. 钢带浮子式液位计
右图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。
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。 图中： 1-浮筒；2-弹簧； 3-差动变压器 。
右图7-6 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
R 2 H h 2 H 2 h K 1 K 2 h A A A
7.1.5 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。
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。下图所示的是玻璃管液位计。
7.1.2 压力法
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：
P H g
下面图7-2为用于测量开口容器液位高度的 三种压力式液位计。
(a) 压力表式液位计 (b)法兰式液位变送器 (c)吹气式液位计
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 可在测量过程中消除液面上部气压及气压波动 对示值的影响，下图7-3示出差压式液位计测量 原理。
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
7.1 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。
7.1.1 直接测量法
7.1.3 浮力法
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。
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。
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 kx gAH G 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。
7.1.4 电学法
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 位定点控制。
图7-7为电感式液位控制 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