物位检测.
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物位检测及仪表PPT课件
• 注意事项：
– 确保反射波能回到探头； – 防止物料对声波的吸收（如
表面泡沫漂浮）。
第11页/共34页
超声波传播距离为L，波 的传播速度为C， 传播时间为 ，则：
L是与液位有关的量
第12页/共34页
7.光学式物位仪表
激光式液位检测仪由激光发射器、接收器 及测量控制电路组成。工作方式有反射式和遮 断式，在液位测量中两种方式都可使用，但一 般只用作定点检测控制，不易进行连续测量。
图3-44 法兰式差压变送器测量液位示意图 1—法兰式测量头；2—毛细管；3—变送器
第19页/共34页
例题分析
1.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位,如图所示。被测介质密度 ρ=900kg/m3 ,毛细管内工作介质密度ρ0=950kg/m3。变送器的安装尺寸为 h1=1m, h2=4m。求变送器的测量范围,并判断零点迁移方向,计算迁移量,当 法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时,问对测量有何影响?
否可以提高仪表的准确度和灵敏度?试举例说明之。
解：如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有： 0～10，16，25，60，100 （MPa） 精度等级均为0.5级。 输出信号范围为0～10mA。
第30页/共34页
例题分析
由已知条件，最高压力为15MPa，若贮罐内的压力是比 较平稳的，取压力变送器的测量上限为
H (1 c )x
Ag
第4页/共34页
3、差压式物位仪表
• 利用物料对某定点的静压力与物料深度或 堆积高度成正比的关系进行测量。
液体密闭容器
液体敞开容器
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固体称重仓
4、电磁式物位仪表
将物位的变化转换为电量的变化
分电阻式、电感式和电容式
– 确保反射波能回到探头； – 防止物料对声波的吸收（如
表面泡沫漂浮）。
第11页/共34页
超声波传播距离为L，波 的传播速度为C， 传播时间为 ，则：
L是与液位有关的量
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7.光学式物位仪表
激光式液位检测仪由激光发射器、接收器 及测量控制电路组成。工作方式有反射式和遮 断式，在液位测量中两种方式都可使用，但一 般只用作定点检测控制，不易进行连续测量。
图3-44 法兰式差压变送器测量液位示意图 1—法兰式测量头；2—毛细管；3—变送器
第19页/共34页
例题分析
1.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位,如图所示。被测介质密度 ρ=900kg/m3 ,毛细管内工作介质密度ρ0=950kg/m3。变送器的安装尺寸为 h1=1m, h2=4m。求变送器的测量范围,并判断零点迁移方向,计算迁移量,当 法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时,问对测量有何影响?
否可以提高仪表的准确度和灵敏度?试举例说明之。
解：如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有： 0～10，16，25，60，100 （MPa） 精度等级均为0.5级。 输出信号范围为0～10mA。
第30页/共34页
例题分析
由已知条件，最高压力为15MPa，若贮罐内的压力是比 较平稳的，取压力变送器的测量上限为
H (1 c )x
Ag
第4页/共34页
3、差压式物位仪表
• 利用物料对某定点的静压力与物料深度或 堆积高度成正比的关系进行测量。
液体密闭容器
液体敞开容器
第5页/共34页
固体称重仓
4、电磁式物位仪表
将物位的变化转换为电量的变化
分电阻式、电感式和电容式
物位检测
物位传感器种类较多, 按其工作原理可分为下列几种类型: (1)直读式 根据流体的连通性原理测量液位。
(2)浮力式 根据浮子高度随液位高低而改变或液体对浸 沉在液体中的浮子（或称沉筒）的浮力随液位高度变化而变 化的原理测量液位。
(3)差压式 根据液柱或物料堆积高度变化对某点上产生 的静（差）压力的变化的原理测量物位。
如把浮子换成浮球, 测量从容器内移到容器外, 用杠杆直 接连接浮球, 可直接显示罐内液位的变化。如图 11 - 40 所示。 这种液位传感器适合测量温度较高、 粘度较大的液体介质, 但量程范围较窄。如在该液位传感器基础上增加机电信号变 换装置, 当液位变化时, 浮球的上下移动通过磁钢变换成电触 点4的上下位移。当液位高于（或低于）极限位置时, 触点4 与报警电路的上下限静触点接通, 报警电路发出液位报警信 号, 若将浮球控制器输出与贮罐进料或出料的电磁阀门执行 机构配合, 可实现阀门的自动启停, 进行液位的自动控制。 如 图 11 - 41所示。
11.4 物位测量
一．
物位是指各种容器设备中液体介质液面的高低、 两种不 溶液体介质的分界面的高低和固体粉末状颗粒物料的堆积高度 等的总称。根据具体用途分为液位、料位、界位传感器。 工业上通过物位测量能正确获取各种容器和设备中所储的物质 的体积量和质量, 能迅速正确反映某一特定基准面上物料的相 对变化, 监视或连续控制容器设备中的介质物位, 或对物位上下 极限位置进行报警。
处, 导压管内的液柱压力必须用零点迁移方法解决。 对于上端与大气隔绝的闭口容器, 容器上部空间与大气压
力大多不等, 所以在工业生产中普遍采用差压仪表或差压变送 器测量液位的, 如图 11 - 44所示。
设容器上部空间的压力为p,
p+=p+Hρg
(2)浮力式 根据浮子高度随液位高低而改变或液体对浸 沉在液体中的浮子（或称沉筒）的浮力随液位高度变化而变 化的原理测量液位。
(3)差压式 根据液柱或物料堆积高度变化对某点上产生 的静（差）压力的变化的原理测量物位。
如把浮子换成浮球, 测量从容器内移到容器外, 用杠杆直 接连接浮球, 可直接显示罐内液位的变化。如图 11 - 40 所示。 这种液位传感器适合测量温度较高、 粘度较大的液体介质, 但量程范围较窄。如在该液位传感器基础上增加机电信号变 换装置, 当液位变化时, 浮球的上下移动通过磁钢变换成电触 点4的上下位移。当液位高于（或低于）极限位置时, 触点4 与报警电路的上下限静触点接通, 报警电路发出液位报警信 号, 若将浮球控制器输出与贮罐进料或出料的电磁阀门执行 机构配合, 可实现阀门的自动启停, 进行液位的自动控制。 如 图 11 - 41所示。
11.4 物位测量
一．
物位是指各种容器设备中液体介质液面的高低、 两种不 溶液体介质的分界面的高低和固体粉末状颗粒物料的堆积高度 等的总称。根据具体用途分为液位、料位、界位传感器。 工业上通过物位测量能正确获取各种容器和设备中所储的物质 的体积量和质量, 能迅速正确反映某一特定基准面上物料的相 对变化, 监视或连续控制容器设备中的介质物位, 或对物位上下 极限位置进行报警。
处, 导压管内的液柱压力必须用零点迁移方法解决。 对于上端与大气隔绝的闭口容器, 容器上部空间与大气压
力大多不等, 所以在工业生产中普遍采用差压仪表或差压变送 器测量液位的, 如图 11 - 44所示。
设容器上部空间的压力为p,
p+=p+Hρg
36物位的检测
f f2f14FCf0L
被测距离L为:
L Cf 4F f0
f f 1 ——回波频率； 0 ——固态源初始频率； f 2 ——本振频率；F——调制波频率
f ——固态源在调制信号1/2周期内的频偏范围； 0
微波物位计应用
微波物位计在高炉上物位监测应用
和超声波（机械波）相比，微波的传播不 依赖介质 ;波速不受环境影响，故测量精 度较超声物位计高，它可以解决许多超声 波技术难以胜任的工况。
分为浮子式（恒浮力式）和浮筒式（变浮 力式）两种型式。前者产生相应的位移， 而所受到的浮力维持不变，后者则发生浮 力的变化。
(一)浮筒式液位计
把一个比重比液体大 的浮筒用弹簧悬挂在 液体中，当液面变化 时，浮筒所受浮力随 之变化，浮筒产生位 移，通过推杆带动铁 心移动，使差动变压 器输出电压信号与浮 筒位移呈正比，即可 测量出液位。
雷达头发射微波探测信号，当遇到被测物 料时，在物料表面产生反射，反射的微波 被雷达头接收，并将其传输给电子线路， 微处理器对此信号进行处理，识别出微波 在物料表面所产生的回波，正确的回波信 号识别由智能软件完成。
微波物位计按使用微波的波形分类，可分 为调频连续波（FMCW）、脉冲波 （PULSE）两类。
利用超声来测量物位技术发展已很成 熟，液体、浆体、固态物料都能应用
利用超声波发射探头发出超声脉冲， 发射波在料位或液位表面反射形成回 波，由接收探头将信号接收下来，测 出超声脉冲从发射到接受所需时间， 根据已知介质中的波速就能计算出探 头到物位或液位表面的距离，从而确 定物位的高度。
超声波物位传感器原理图
微波物位计应用优势：高温、高压、腐蚀、 带搅拌等复杂工况；化工、石油化工等行 业沥青、酸碱罐、反应釜等；高炉炉料料 位，高温融熔金属液位；大型储罐液位精 密测量，如原油、成品油罐、液化气、化 工液体等液位测量；粉状、颗粒状料位， 如电厂灰库、水泥厂成品库料位等。
自动检测技术--物位测量(及课后答案)
（1）选择变送器的量程 解： p Hmax 1g 2.5 1200 9.8 29400Pa 变送器量程可选为：0～40kPa
（2）确定变送器的迁移量 P P 0 1 gH 2 gh 1
P P 0 2 gh2
当H 0时，迁移量 2 g h2 h1 = 950 9.8 4 37240Pa
cx H x gA
A g x H K H c A g
浮筒产生的位移与液位变化成比例
变浮力法测量液位原理：将液位的变化转变为力的变化， 然后再将力的变化转变为机械位移
7.1.2 恒浮力式液位计 （1）磁浮子式液位计（浮球式液位计） 原理：根据液位变化时，漂浮在液体表面的浮子随之同步 移动的原理而工作。 测量要求： 1. 用于温度、粘度较高而压力不太高的 密闭容器； 2. 仅适合窄范围液位的测量
p p0 Hg
p p0 p H g g
7.2.2 压力式液位计 差压液位变送器原理图 压力表式液位计
当被测容器是敞口的，气相压力为大气压时，只需将 差压变送器的负压室通大气即可。若不需要远传信号，也 可以在容器底部安装压力表，如上图所示。 注意：需注意测压仪表的基准点是否与最低液位一致。 此法适用于粘度小，洁净液体的液位测量
几个概念： 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，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臵，用于定点物 位测量的仪表称为物位开关。
直读式物位仪表
原理：根据连通器原理，从玻璃管或玻璃 板上的刻度读出液位的高度。 优点：结构简单；读数直观，精确可靠； 维修方便，价格低廉。 缺点：只能就地指示，信号不能远传。
测量技术 物位检测
4、电磁式物位仪表：使物位的变化转换为 一些电量的变化，如电容式、电极式。
5、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。
6、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 。
C 2 (2 1)H KH
ln(D d )
1
2
L H
当电容器的几何尺寸和介电
物位检测
第一节 物位检测的意义及主要类型
物位测量在工业生产中具有重要的地位。例如 蒸汽锅炉运行时，如果汽包水位过低，就会危及锅 炉的安全，造成严重事故。
一、物位的基本概念 液位：容器中液体介质的高低 料位：容器中固体物质的堆积高度 界面：两种密度不同液体介质的分界面的高度
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。
全、正常进行。
三、检测方法分类 物位传感器种类较多, 按其工作原理可分为下列
几种类型:
1、直读式物位仪表：根据流体的连通性原 理测量液位。如玻璃管液位计、玻璃板液位 计等。
2、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。
3、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。
二、零点迁移问题 差压变送器安装位置条件不同存在着仪表零点迁
移问题。 1．无迁移 理想测量条件下，液位H=0时，变送器的输入压
差信号∆P=0，差压变送器的输出为零点信号4mA。 零点是对齐的：
H＝0时
p = Hg =0
I0=4mA 这种情况称为无迁移。
实际应用时，由于差压变送器安装位置的限制， 测量零点很难对齐，需要对变送器的零点进行迁移。
5、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。
6、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 。
C 2 (2 1)H KH
ln(D d )
1
2
L H
当电容器的几何尺寸和介电
物位检测
第一节 物位检测的意义及主要类型
物位测量在工业生产中具有重要的地位。例如 蒸汽锅炉运行时，如果汽包水位过低，就会危及锅 炉的安全，造成严重事故。
一、物位的基本概念 液位：容器中液体介质的高低 料位：容器中固体物质的堆积高度 界面：两种密度不同液体介质的分界面的高度
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。
全、正常进行。
三、检测方法分类 物位传感器种类较多, 按其工作原理可分为下列
几种类型:
1、直读式物位仪表：根据流体的连通性原 理测量液位。如玻璃管液位计、玻璃板液位 计等。
2、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。
3、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。
二、零点迁移问题 差压变送器安装位置条件不同存在着仪表零点迁
移问题。 1．无迁移 理想测量条件下，液位H=0时，变送器的输入压
差信号∆P=0，差压变送器的输出为零点信号4mA。 零点是对齐的：
H＝0时
p = Hg =0
I0=4mA 这种情况称为无迁移。
实际应用时，由于差压变送器安装位置的限制， 测量零点很难对齐，需要对变送器的零点进行迁移。
物位测量PPT课件
将一质量为m的浮筒悬挂在弹簧 上，弹簧的下端被固定，当测量桶内 无水时，浮筒的重力与弹簧力达到平 衡时，有：
mgCx0
当测量筒内有一定高度的液位H 时，浮筒受到液体的浮力上浮，
Hhx
根据力平衡：
mA g g h C (x 0 x)
物位检测及仪表
物位检测及仪表
mA g g h C (x 0 x)
• 所以可选择差压变送器量程为 40kPa
B ( h 2 h 1 )2 g ( 5 1 ) 9 5 9 .8 0 37 P
• 所 以 负 迁 移 量 为 37.240kPa ，即将差压变送 器的零点调为 37.240kPa。迁移后差变的测量范围为-37.24~2.76kPa。
（3）正迁移
▪ 恒浮力式检测的基本原理是通过测量漂浮于被测液 面上的浮子（也称浮标）随液面变化而产生的位移。
▪ 变浮力式检测是利用沉浸在被测液体中的浮筒（也 称沉筒）所受的浮力与液面位置的关系检测液位。
（一）恒浮力式物位检测
物位检测及仪表
恒浮力式物位检测包括浮子式、浮球 式和翻板式等各种方法。
1、浮子式液位计：是一种恒浮力式液位计。 （1）钢丝绳（或钢带）式浮子液位计
无论是压力检测法还是差压法，均要求零液位与检测 仪表在同一水平高度，否则会产生附加静压误差。
处理方法
对压力变送器进行零
点调整，使在只受附加静
压力时输出为“零”。
H
量程迁移
无迁移
量程 迁移
负迁移
h
正迁移
（1）无迁移
物位检测及仪表
保证正压室与零液位等高
P1gH
当H为零时，差压输出为零。
差压变送器的作用是将输入的差压信号转化为统一的 标准信号输出。
34物位检测及仪表.
0～10，16，25，60，100 （MPa）
精度等级均为0.5级。 输出信号范围为0～10mA。
例题分析
由已知条件，最高压力为15MPa，若贮罐内的压力是 比较平稳的，取压力变送器的测量上限为
15 3 22 .5MPa 2
若选择测量范围为0～25MPa、准确度等级为0.5级, 这时允许的最大绝对误差为
解：当不考虑迁移量时,变送器的 测量范围应根据液位的最大变化 范围来计算。
Pa pmax Hg 4 900 9.81 35316
1Pa 1N / m2 1m1 kg s 2
法兰式差压变送器测液位图
根据图示,当液位高度为H时,差压变送器正压室所受 的压力p1为 p1 p0 Hg h10 g 负压室所受的压力p2为
I I 0e
• 目前，工业上使用的放射线 物位计有连续式和定点式两 种。 • 射线不受温度、压力、湿度、 电磁场的影响，而且可以穿 -----介质对放射线的吸收系数 透各种介质，包括固体，因 H -----介质层的厚度 此能实现完全非接触测量。
I -----穿过介质后的射线强度
I0-----射线入射强度
1-内电极；2-绝缘套
3.料位的检测
D d
H
• 依此原理还可进行其它形式的物位测量。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。 • 适用范围非常广泛，对导电介质和非导电介质都 能测量，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。电容式液位计的这些特点决定了它在液位测 量中的重要地位。 • 不适于ε 随温度变化,介质在电极上有沉积或附着, 介质中有气泡产生的情形。
25 0.5% 0.125MPa
检测技术与仪表-7 物位检测
压室所受到的压力分别为
p h12 g H1g p0
p h2 2 g p0
p p p H1g h12 g h2 2 g H1g B
由于要迁移的量为负值，因此称负迁移
检测技术及仪表
正迁移
设连接负压室与容器上部取压点的引压管中充 满气体，并忽略气体产生的静压力，则差压变 送器正、负压室所受的压力为
7.2 常用物位检测仪表
（2）浮力式物位检测仪表 ①浮子式液位计 浮子重锤液位计原理
检测技术及仪表
检测技术及仪表
浮子式液位计： 恒浮力法，检测元件：浮子
利用浮子以固定的浮力，上下移动来跟踪液位的变化。
如图，W：浮子，G：平衡重锤
F
浮子受到的浮力为F F＝W－G 为一定值
WGΒιβλιοθήκη 当液面上升时，F增大，G＞W－F，G下移， 至新的平衡点，G停止，来确定H。
对于敞口容器 pA 为大气压力，在容器底部或侧 面液位零点处引出压力信号，仪表指示的表压 力即反映相应的液柱静压
7.2 常用物位检测仪表
检测技术及仪表
（1）静压式液位检测仪表
①压力、差压式液位计
对于密闭容器，可用差压计测量液位，差压计 的正压侧与容器底部相连，负压侧与容器上部 的气空间相连。
浮子的位移是跟踪液位的变化，浮子处于平衡的任一位置时，其 浮力F恒定不变，（浮子浮出液面的高度不变）
浮子位置的检测方式：直接指示、信号远传
舌簧管式液位计
7.2 常用物位检测仪表
（2）浮力式物位检测仪表 ①浮子式液位计 舌簧管式液位计结构原理图
检测技术及仪表
7.2 常用物位检测仪表
（2）浮力式物位检测仪表 ①浮子式液位计 一种伺服平衡式浮子液位计
p h12 g H1g p0
p h2 2 g p0
p p p H1g h12 g h2 2 g H1g B
由于要迁移的量为负值，因此称负迁移
检测技术及仪表
正迁移
设连接负压室与容器上部取压点的引压管中充 满气体，并忽略气体产生的静压力，则差压变 送器正、负压室所受的压力为
7.2 常用物位检测仪表
（2）浮力式物位检测仪表 ①浮子式液位计 浮子重锤液位计原理
检测技术及仪表
检测技术及仪表
浮子式液位计： 恒浮力法，检测元件：浮子
利用浮子以固定的浮力，上下移动来跟踪液位的变化。
如图，W：浮子，G：平衡重锤
F
浮子受到的浮力为F F＝W－G 为一定值
WGΒιβλιοθήκη 当液面上升时，F增大，G＞W－F，G下移， 至新的平衡点，G停止，来确定H。
对于敞口容器 pA 为大气压力，在容器底部或侧 面液位零点处引出压力信号，仪表指示的表压 力即反映相应的液柱静压
7.2 常用物位检测仪表
检测技术及仪表
（1）静压式液位检测仪表
①压力、差压式液位计
对于密闭容器，可用差压计测量液位，差压计 的正压侧与容器底部相连，负压侧与容器上部 的气空间相连。
浮子的位移是跟踪液位的变化，浮子处于平衡的任一位置时，其 浮力F恒定不变，（浮子浮出液面的高度不变）
浮子位置的检测方式：直接指示、信号远传
舌簧管式液位计
7.2 常用物位检测仪表
（2）浮力式物位检测仪表 ①浮子式液位计 舌簧管式液位计结构原理图
检测技术及仪表
7.2 常用物位检测仪表
（2）浮力式物位检测仪表 ①浮子式液位计 一种伺服平衡式浮子液位计