化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件

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1、第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表玻璃液位计玻璃液位计 差压式液位计差压式液位计 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 液体的高度或自由表面的位置称为液体的高度或自由表面的位置称为液位液位。固。固体块料、颗粒、粉料等堆积的高度或表面位置体块料、颗粒、粉料等堆积的高度或表面位置称为称为料位料位。在同一容器中，两种密度不同但互。在同一容器中，两种密度不同但互不相溶的液体之间或液体与固体之间的分界面不相溶的液体之间或液体与固体之间的分界面位置高度称为位置高度称为界位界位。上述液位、料位、界位统。上述液位、料位、界位统称为物位。称为物位。 玻璃管液位计玻璃管液位计化工仪表及自动化第四节物位

2、检测及仪表课件测量物位的仪表叫做物位计。按其工作原理不测量物位的仪表叫做物位计。按其工作原理不 同可分为同可分为直读式物位仪表直读式物位仪表 浮力式物位仪表浮力式物位仪表 静压式物位仪表静压式物位仪表 电磁式物位仪表电磁式物位仪表 核辐射式物位仪表核辐射式物位仪表 声波式物位仪表声波式物位仪表 光学式物位仪表光学式物位仪表化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 直直读读式式物物位位计计主主要要是是玻玻璃璃液液位位计计， 玻玻璃璃液液位位计计是是按按照照连连通通器器液液柱柱静静压压平平衡衡的的原原理理工工作作的的，按按结结果果可可以以分分为为玻玻璃璃管管式式和和玻璃板式玻璃板式两种。两种。一、

3、直读式物位仪表一、直读式物位仪表化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 玻玻璃璃液液位位计计的的长长度度为为3001200mm。可可就就地地指指示示较较低低的的敞敞口口或或密密闭闭容容器器的的液液位位。玻玻璃璃液液位位计计结结构构简简单单、价价廉廉、直直观观，适适于于现现场场使使用用。但但易易破破损损，内表面沾污，造成读数困难，不便于远传和调节。内表面沾污，造成读数困难，不便于远传和调节。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件玻璃板液位计玻璃板液位计化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件二、浮力式物位仪表二、浮力式物位仪表 浮浮力力式式物物位位计计利利用用漂漂浮浮在在液液面面上上的的浮浮

4、子子（也也称称浮浮标标）或或浸浸沉沉于于液液体体中中的的浮浮筒筒（也也称称沉沉筒筒）所所受受的的浮浮力力随随液液位位而而变变化化来来进进行行液液位位测测量量的的。分分为为浮浮子子式式液位计液位计 、翻版式液位计翻版式液位计和和浮筒式液位计浮筒式液位计。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件浮球式液位计浮球式液位计浮筒液位计浮筒液位计化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件1浮子式液位计浮子式液位计 它它的的浮浮子子由由于于受受到到液液体体浮浮力力作作用用而而漂漂浮浮于于液液面面上上，并并随随液液位位的的变变化化而而升升降降，即即浮浮子子的的位位移移正正确确地地跟跟随随液液位位而而变变化化。浮

5、浮子子式式液液位位计计分分为为内内浮浮式式和和外外浮浮式式。使使用用时时若若有有沉沉淀淀物物或或疑疑结结物物附附在在浮浮球球上上，要要重重新调整平衡锤的位置，校正零位。新调整平衡锤的位置，校正零位。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件浮球式水位控制器（内浮式）浮球式水位控制器（内浮式）调整箱组调整箱组件件浮筒浮筒浮球浮球连杆连杆非导非导磁管磁管下限下限水银水银开关开关磁钢磁钢上限水上限水银开关银开关化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 浮浮子子式式液液位位计计是是依依靠靠浮浮标标或或浮浮子子浮浮在在液液体体中中随随液液面面变变化化而而升升降降，它

6、它的的特特点点是是结结构构简简单、价格较低，适于各种贮罐的测量。单、价格较低，适于各种贮罐的测量。 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 翻翻版版式式液液位位计计的的翻翻版版由由极极薄薄的的导导磁磁金金属属制制成成，两两面面涂涂以以显显著著不不同同的的颜颜色色。当当磁磁性性浮浮子子随随液液面面升升降降时时，带带动动翻翻版版绕绕小小轴轴翻翻转转。两两种种颜颜色色的的分分界界点点即为液位。即为液位。2翻版式液位计翻版式液位计化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件翻板式液位计工作原理动画演示翻板式液位计工作原理动画演示化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表

7、课件浮浮筒筒式式液液位位计计的的检检测测元元件件是是浸浸没没于于液液体体中中的的浮浮筒筒（或或沉沉筒筒）。浮浮筒筒所所受受浮浮力力随随液液位位发发生生变变化化。此此浮浮力力变变化化再再以以力力或或位位移移变变化化的的形形式式，带带动动电电动动或或气气动动元元件件发发出出信信号号给给显显示示仪仪表表以以显显示示液液位位，也也可以实现液位的报警和调节。可以实现液位的报警和调节。 3浮筒式液位计浮筒式液位计化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 将将一一质质量量为为m的的浮浮筒筒悬悬挂挂在在弹弹簧簧上上，弹弹簧簧的的下下端端被被固固定定，当当测测量量桶桶内内无无水水时时，浮浮筒筒的的重重力力与弹簧

8、力达到平衡时，有：与弹簧力达到平衡时，有：当当测测量量筒筒内内有有一一定定高高度度的的液液位位H时时，浮浮筒筒受受到到液液体体的的浮浮力力上上浮，浮，根据力平衡：根据力平衡：化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件一般一般 即即从而被测液位从而被测液位H可表示为可表示为即即弹弹簧簧的的位位移移量量与与液液位位成成正正比比。弹弹簧簧的的顶顶端端连连接接有有一一铁铁芯芯，铁铁芯芯随随着着弹弹簧簧的的位位移移在在差差动动变变压压器器内内上下移动输出位移信号。上下移动输出位移信号。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件三三 静压式物位计静压式物位计静压法测量原理静压法测量原理h若液位的高度为若液位的

9、高度为h，则液体，则液体底部的压力为：底部的压力为：化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件1、压力式液位计（、压力式液位计（开口容器的液位测量开口容器的液位测量）用压力表测量液位用压力表测量液位化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件2、法兰式压力变送器测量液位、法兰式压力变送器测量液位 用用于于粘粘度度大大、有有沉沉淀淀、易易结结晶晶、易易凝凝固固或或具具有有腐腐蚀蚀性性的的介介质质，为为防防止止导导压压管管堵堵塞塞或或腐腐蚀蚀仪仪表表，采采用用法法兰式压力变送器。兰式压力变送器。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件静压液位计静压液位计化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件4、差压式

10、液位计（、差压式液位计（密闭容器的液位测量密闭容器的液位测量）v抵抵消消了了容容器器上上部部压压力力变变化对测量的影响。化对测量的影响。安装方式安装方式:导压管、法兰式。导压管、法兰式。00化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件零点迁移零点迁移 同时改变量程的下限和上限而量程保持不变。同时改变量程的下限和上限而量程保持不变。1无迁移：无迁移：化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件2负迁移负迁移形成原因：加隔离罐或采用法兰式测压差。形成原因：加隔离罐或采用法兰式测压差。正压室：正压室：负压室：负压室：差压：差压：化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件

11、无迁移无迁移负迁移负迁移H = 0时时，P P =0=0，变变送送器器的的输输出出I=4mAI=4mA；H H = = HmaxHmax时，时， P = Pmax,P = Pmax,变送器的输出变送器的输出I=20mA.I=20mA.H = 0时时，P P 00，变变送送器器的的输输出出I4mAI4mA；H H = = HmaxHmax时，时， P Pmax,P Pmax,变送器的输出变送器的输出I20mA.I20mA.化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 为为了了使使仪仪表表的的输输出出能能正正确确反反映映出出液液位位的的数数值值，也也就就是是使使液液位位的的零零值值与与满满量量程程能能

12、与与变变送送器器输输出出的的上上下下限限制制相相对对应应，调调解解仪仪表表上上的的迁迁移移弹弹簧簧，来来抵抵消固定压值消固定压值(h(h2 2-h-h1 1) )2 2g g的作用。这就是零点迁移。的作用。这就是零点迁移。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 为为了了使使变变送送器器的的输输出出不不受受固固定定压压差差的的影影响响，采采用用零零点点迁迁移移法法，进进行行负负迁迁移移，迁迁移移量量为为(h2-h1)2g。迁迁移移同同时时改改变变了了测测量量范范围围的的上上、下下限限，相相当当于于测测量量范范围围的的平平移移，它它不不改改变变量量程程的的大大小。小。化工仪表及自动化第四节物位检

13、测及仪表课件例如：已知例如：已知 求量程和迁移量？求量程和迁移量？化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件例如：已知例如：已知 求量程和迁移量？求量程和迁移量？液液位位高高度度变变化化形形成成的的差差压压值值为为所以可选择差压变送器量程为所以可选择差压变送器量程为40kPa当当H=0时，时，所以负迁移量为所以负迁移量为37.240kPa，即将差压变送器的零点调为，即将差压变送器的零点调为-37.240kPa。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件正迁移量为正迁移量为3正正迁迁移移：变变送送器器位位置置低低于于液液面面基基准准面面。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件化工仪表及自动化第四节

14、物位检测及仪表课件差压式液位计特点差压式液位计特点检测元件不占容器空间，而只检测元件不占容器空间，而只需在容器侧壁上开两个引压孔。需在容器侧壁上开两个引压孔。检测元件无可动部件，安全方检测元件无可动部件，安全方便，使用可靠。便，使用可靠。采用法兰式结构还可以解决粘采用法兰式结构还可以解决粘度大、易结晶、有悬浮物的介度大、易结晶、有悬浮物的介质液位的测量。质液位的测量。在冬季使用时，必须采取保温在冬季使用时，必须采取保温措施。措施。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件四、核辐射式物位仪表四、核辐射式物位仪表 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件核辐射物位测量仪表的基本原理核辐射物位测量仪

15、表的基本原理核辐射物位测量仪表中的辐射源（或称放射源）有钴核辐射物位测量仪表中的辐射源（或称放射源）有钴 及铯及铯 等放射性同位素。这两种同位素能发出较强等放射性同位素。这两种同位素能发出较强的的射线，而且半衰期（辐射源的强度减至原来的一射线，而且半衰期（辐射源的强度减至原来的一半所需的）较长。如半所需的）较长。如 的半衰期为的半衰期为5.3年，年， 的半衰的半衰期为期为33年。年。射线在穿过物质时，会被物质的原子散射和吸收，射线在穿过物质时，会被物质的原子散射和吸收，它的强度随着物质层的厚度呈指数规律衰减：它的强度随着物质层的厚度呈指数规律衰减： 即：即：化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表

16、课件利利用用物物质质（一一定定物物位位的的液液体体或或固固体体）对对核核辐辐射射的的吸吸收收，使使射射线线强强度度减减弱弱的的原原理理来来测测量量物物位位。核核辐辐射射能能穿穿透透较较厚厚的的钢钢板板和和其其他他固固体体，所所以以这这类类仪仪表表可可进进行行不不接接触触测测量量，对对容容器器不不必必开开孔孔，能能在在强强光光、浓浓烟烟、高高压压、高高温温等等恶恶劣劣的的工工作作条条件件下下对对高高粘粘度度、易易爆爆、腐腐蚀蚀性性强强的的介介质质进进行行液液位位测测量量。这这是是其其他他类类型型的的物物位位仪仪表表不不能能与与之之相相比比的的 优优点点。但但核核辐辐射射影影响响人人体体健健康康，

17、需需要要采采取取现现场场劳劳动动防防护护措措施施，这这在在一一定定程程度度上上限限制制了了核核辐辐射射物位仪表的推广应用。物位仪表的推广应用。 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件五、电磁式物位仪表五、电磁式物位仪表 电磁式物位测量仪表是将物位的变化转换成为电磁式物位测量仪表是将物位的变化转换成为一些电量的变化来进行物位测量的仪表。可分为一些电量的变化来进行物位测量的仪表。可分为电阻式（电极式）、电容式和电感式物位仪表等电阻式（电极式）、电容式和电感式物位仪表等等。等。电极式水位计电极式水位计 电容式物位计电容式物位计化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件电容式物位计电容式物位计 UYB

18、-51型电容式液位计型电容式液位计TV512电容式物位变送器电容式物位变送器 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 电电容容物物位位测测量量仪仪表表是是将将物物位位的的变变化化转转换换成成电容量的变化来进行物位测量的仪表。电容量的变化来进行物位测量的仪表。电容式物位传感器电容式物位传感器 在在电电容容器器的的极极板板之之间间，充充以以不不同同介介质质时时，电电容容量量的的大大小小不不同同。因因此此可可通通过过电电容容量量的的变变化化来检测液位、料位和界位。来检测液位、料位和界位。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件LdD 电容式物位传感器是由两个同轴圆筒极板组成的电容式物位传感器是由两

19、个同轴圆筒极板组成的电容器。若在两圆筒之间充以介电常数为电容器。若在两圆筒之间充以介电常数为的介质时的介质时,则则此电容器的电容量此电容器的电容量C为为 介电常数。介电常数。1、测量的基本原理、测量的基本原理化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件2 2、非导电液体液位测量、非导电液体液位测量 非非导导电电液液体体用用电电容容传传感感器器内内电电极极直直径径为为d的的金金属属棒棒，外外电电极极为为与与内内电电极极相相绝绝缘缘的的同同轴轴金金属属套套管管，工工作作时时电电介介质质为为被测的非导电液体。被测的非导电液体。 当液位为当液位为H时，电容变化为：时，电容变化为： 化工仪表及自动化第四节物

20、位检测及仪表课件 Ki为比例常数，包含有为比例常数，包含有 （- -0 0） 。（。（- -0 0）值越大，仪表越灵敏。值越大，仪表越灵敏。D D与与d d越接近，也就是两级越接近，也就是两级板距离越小，仪表的灵敏度越高。板距离越小，仪表的灵敏度越高。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件3 3、导电液体物位测量、导电液体物位测量 内内电电极极为为直直径径为为d的的金金属属棒棒，外外套套绝绝缘缘管管或或涂涂以以搪搪瓷瓷作作为为电电介介质和绝缘层。质和绝缘层。LHHdDD00化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 电电容容物物位位计计在在测测量量导导电电液液时时，采采用用的的是是变变面面积积

21、的的方方法法。此此时时变变送送器器电电极极是是电电容容极极板板之之一一，被被测测的的导导电电液液是是电电容容的的另另一一个个电电极极，变变送送器器探探头头的的包包覆覆绝绝缘缘材材料料是是一一个个介介电电常常数数固固定定的的电电介介质质。物物料料的的高高低低决定了电容极板面积的大小，而改变了电容值。决定了电容极板面积的大小，而改变了电容值。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 棒棒状状电电极极（金金属属管管）外外面面包包裹裹聚聚四四氟氟乙乙烯烯套套管管，当当被被测测液液体体的的液液面面上上升升时时，引引起起棒棒状状电电极极与与导导电电液液体体之之间间的的电电容变大。容变大。 聚四氟乙烯外套聚

22、四氟乙烯外套化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 在在测测量量粘粘性性导导电电介介质质时时，由由于于介介质质沾沾染染电电极极，相相当当于于增增加加了了液液位位的的高高度度。这这增增加加高高度度 H是是一一个个虚虚假假的的液液位，为消除虚假液位的形成，通常采用如下方法位，为消除虚假液位的形成，通常采用如下方法: 1）采采用用与与被被测测介介质质亲亲和和力力小小的的材材料料做做电电极极套套管管,以以减小液体的沾染。减小液体的沾染。 2）采用隔离型电极。）采用隔离型电极。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件4 4、料位的测量、料位的测量 因因为为固固体体摩摩擦擦很很大大，容容易易“滞滞留留”

23、，所所以以一一般般不不用用双双层层式式电电极极。对对于于非非导导体体固固体体料料位位，可可以以采采用用电电极极棒棒和和容容器器壁壁为为两两电电极极，以以被被测测物物料料做做为为电电介介质质的的电电容容器器来来测测量。量。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件（1）与与物物料料密密度度无无关关。适适合合应应用用于于多多种种导导电电、非非导导电电液液体体、固固体体颗颗粒粒的的连连续续料料位位测测量量。（2）可可以以用用在在高高压压、真真空空、高高温温、低低温温、强强震震动动及及应应用用于强腐蚀液体等恶劣环境中。于强腐蚀液体等恶劣环境中。（3）体体积积小小巧巧、结结构构简简单单、动动态态性性能能好

24、好、灵灵敏敏度度高高、分分辨率强。辨率强。（ 4） 两两 线线 制制 输输 出出 功功 耗耗 小小 、 使使 用用 简简 便便 。（ 5） 工工 作作 时时 无无 可可 动动 部部 件件 ， 工工 作作 可可 靠靠 。（6）电容物位计价格低廉、经济耐用。）电容物位计价格低廉、经济耐用。 电容物位计特点电容物位计特点化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件电容式物位计使用注意事项电容式物位计使用注意事项（1）电极必须垂直安装，安装前要校直。）电极必须垂直安装，安装前要校直。（2）注意不要把电极安放在管口、孔、凹坑等里面，以防）注意不要把电极安放在管口、孔、凹坑等里面，以防止介质停留而造成误动作。

25、止介质停留而造成误动作。（3）仪表的同轴电缆心线不允许进水，必须严格予以注意。）仪表的同轴电缆心线不允许进水，必须严格予以注意。（4）同轴电缆不许切断和加长，因为在校验中已计入初始）同轴电缆不许切断和加长，因为在校验中已计入初始电容量，否则将影响零点和整个线性电容量，否则将影响零点和整个线性。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件（5）当被测介质改变后（指浓度和温度与仪表调整时）当被测介质改变后（指浓度和温度与仪表调整时的被测介质相比），需重新调整仪表（即校核仪表的零的被测介质相比），需重新调整仪表（即校核仪表的零点和满刻度值）。点和满刻度值）。（6）当周围温度与调整时的温度偏离过大时，则必

26、须）当周围温度与调整时的温度偏离过大时，则必须重新调整仪表，以减小温度的附加误差。也可将显示仪重新调整仪表，以减小温度的附加误差。也可将显示仪表安放在周围环境温度变化较小的室内。表安放在周围环境温度变化较小的室内。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件电阻（电极）式物位计电阻（电极）式物位计化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 电阻式液位计既可进行定点液位控制，也可进行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。电位置时引起电路的接通或断开，引发报警器报警

27、。电阻式液位计的原理是基于液位变化引起电极间电阻变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。化，由电阻变化反映液位情况。1、电阻式液位计（、电阻式液位计（电极式液位计）电极式液位计）化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 右右图图为为用用于于连连续续测测量量的的电电阻阻式式液液位位计原理图。图中：计原理图。图中： 1-电阻棒；电阻棒； 2-绝缘套；绝缘套； 3-测量电桥测量电桥 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 该该液液位位计计的的两两根根电电极极是是由由两两根根材材料料、截截面面积积相相同同的的具具有有大大电电阻阻率率的的电电阻阻棒棒组组成成，电电阻

28、阻棒棒两两端端固固定定并并与与容器绝缘。整个传感器电阻为容器绝缘。整个传感器电阻为 该该传传感感器器的的材材料料、结结构构与与尺尺寸寸确确定定后后，K1、K2均均为为常常数数，电电阻阻大大小小与与液液位位高高度度成成正正比比。电电阻阻的的测测量量可可用图中的电桥电路完成。用图中的电桥电路完成。 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 利利用用液液体体导导电电原原理理制制成成，是是一一种种简简易易液液位计。工作原理见图位计。工作原理见图化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 电电阻阻式式物物位位计计在在料料位位检检测测中中一一般般用用作作料料位位的的定定点点控控制制，因因此此也也称称作作电电

29、极极接接触触式式物物位位计。计。 测测量量时时物物料料上上升升或或下下降降至至某某一一位位置置时时，即即与与相相应应位位置置上上的的电电极极接接通通或或断断开开，使使该该路路信信号号发发生生器器发发出出报报警警或或控制信号。控制信号。 2、电阻式料位计、电阻式料位计 电极接触式料位计电极接触式料位计 1-绝缘套；绝缘套； 2、3、4=电极电极 5-信号器；信号器； 6-金属容器壁金属容器壁化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件电感式液位计电感式液位计 XZLT01电感式液位变送器电感式液位变送器 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 电感式液位计利用电磁感应现象，液位变化引电感式液位计利

30、用电磁感应现象，液位变化引起线圈电感变化，感应电流也发生变化。电感式液起线圈电感变化，感应电流也发生变化。电感式液位计既可进行连续测量，也可进行液位定点控制。位计既可进行连续测量，也可进行液位定点控制。 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 电电感感式式传传感感器器由由不不导导磁磁管管子子、导导磁磁性性浮浮子子及及线线圈圈组组成成。管管子子与与被被测测容容器器相相连连通通，管管子子内内的的导导磁磁性性浮浮子子浮浮在在液液面面上上，当当液液面面高高度度变变化化时时，浮浮子子随随着着移移动动。线线圈圈固固定定在在液液位位上上下下限限控控制制点点，当当浮浮子子随随液液面面移移动动到到控控制制位位

31、置置时时，引引起起线线圈圈感感应应电电势势变变化化，以以此此信信号号控控制制继继电电器器动动作作，可可实实现现上上、下下液液位的报警与控制。位的报警与控制。1、3-上下限线圈；上下限线圈； 2-浮子浮子 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件六、微波式物位计六、微波式物位计 在电磁波谱中将波长为在电磁波谱中将波长为11000mm的电磁波称的电磁波称为微波。为微波。 微波的特点是微波的特点是: (1)(1)在各种障碍物上能产生良好的反射，具有良好的定在各种障碍物上能产生良好的反射，具有良好的定向辐射性能；向辐射性能； (2)(2)在传输过程中受到粉尘、烟雾、火焰及强光的影响在传输过程中受到粉尘

32、、烟雾、火焰及强光的影响小，具有很强的环境适应能力。小，具有很强的环境适应能力。 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件1. 1. 反射式微波液位计反射式微波液位计 利用微波反射的原理制作的液位计，可以连续检利用微波反射的原理制作的液位计，可以连续检测与实现液位定点控制。测与实现液位定点控制。反射式微波液位计原理图反射式微波液位计原理图 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 微波功率的测量通常可用热电偶或热阻等元件，微波功率的测量通常可用热电偶或热阻等元件，再配合相应的测量电路，最后经数据采集和信号处理再配合相应的测量电路，最后经数据采集和信号处理根据接收到的微波信号功率，显示和输出液位

33、测量结根据接收到的微波信号功率，显示和输出液位测量结果。果。 在测量环境有大量水蒸汽时，由于水（蒸汽）会对在测量环境有大量水蒸汽时，由于水（蒸汽）会对微波产生强烈吸收，因此可能会对测量结果产生较大微波产生强烈吸收，因此可能会对测量结果产生较大的影响，对此应该引起足够重视。的影响，对此应该引起足够重视。 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件2. 调频连续波式物位计调频连续波式物位计 下图是目前在工程应用较多的调频连续波式微波下图是目前在工程应用较多的调频连续波式微波物位（液位和料位）计。物位（液位和料位）计。调频式微波物位计调频式微波物位计 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 微微波波

34、物物位位计计通通常常只只需需将将发发射射、接接收收天天线线装装在在被被测测料料仓仓（罐罐）上上方方，即即可可对对物物位位进进行行连连续续测测量量。这这种种调调频频连连续续波波式式微微波波物物位位计计抗抗机机械械噪噪声声、电电磁磁噪噪声声能能力力强强，在在高高温温、高高压压、高高粘粘度度情情况况下下，可可连连续续、快快速速而而准准确确地地测测出出目标物体的物位目标物体的物位 调频式微波液位计原理示意图 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件七、光学式物位计七、光学式物位计 激光物位计激光物位计 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 激光用于液位测量，克服了普通光亮度差、方向性差、激光用于液

35、位测量，克服了普通光亮度差、方向性差、传输距离近、单色性差、易受干扰等缺点，使测量精度大为传输距离近、单色性差、易受干扰等缺点，使测量精度大为提高。提高。 1、光学式液位计、光学式液位计 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 激光式液位检测仪由激光发射器、接收器及测量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。制，不易进行连续测量。 反射式激光液位检测原理图反射式激光液位检测原理图1-激光

36、发射器；激光发射器； 2-上液位接收器；上液位接收器； 3-下液位接收器下液位接收器 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件2、 光学式料位计光学式料位计 光光学学法法是是一一种种比比较较古古老老的的料料位位控控制制方方法法。一一般般只只用用来来进进行行定定点点控控制制，工工作作方方式式采采用用遮遮断断式式。在在储储料料容容器器一一侧侧安安装装激激光光发发射射器器，另另一一侧侧安安装装接接收收器器，当当料料位位未未达达到到控控制制位位置置时时接接收收器器能能够够正正常常接接收收到到光光信信号号，而而当当料料位位上上升升至至控控制制位位置置时时，光光路路被被遮遮断断，接接收收器器接接收收的的信

37、信号号迅迅速速减减小小，电电子子线线路路检检测测到到信信号号变变化化后后转转化化成成报报警警信信号号或或控制信号。控制信号。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件八、重锤探测式料位计八、重锤探测式料位计 重重锤锤连连在在与与电电机机相相连连的的鼓鼓轮轮上上，电电机机发发讯讯使使重重锤锤在在执执行行机机构构控控制制下下动动作作，从从预预先先定定好好的的原原点点处处靠靠自自重重开开始始下下降降，通通过过计计数数或或逻逻辑辑控控制制记记录录重重锤锤下下降降的的位位置置；当当重重锤锤碰碰到到物物料料时时，产产生生失失重重信信号号，控控制制执执行行机机构构停停转转反反转转，使使电电机机带带动动重重锤迅

38、速返回原点位置。锤迅速返回原点位置。 重锤探测式料位计重锤探测式料位计1-重锤；重锤；2-伺服电机；伺服电机；3-鼓轮鼓轮 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件九、称重式料位计九、称重式料位计 一定容积的容器内，物料重量与料位高度应当是成比一定容积的容器内，物料重量与料位高度应当是成比例的，因此可用称重传感器或测力传感器测算出料位高低。例的，因此可用称重传感器或测力传感器测算出料位高低。图为称重式料位计的原理图图为称重式料位计的原理图 称重式料位计称重式料位计 1-支承；支承； 2-称重传称重传感器感器化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 相界面的检测相界面的检测 相相界界面面的的检检

39、测测包包括括液液-液液相相界界面面、液液-固固相相界界面面的的检测。检测。 液液-液液相相界界面面检检测测与与液液位位检检测测相相似似，因因此此各各种种液液位位检检测测方方法法及及仪仪表表(如如压压力力式式液液位位计计、浮浮力力式式液液位位计计、反反射式激光液位计等等射式激光液位计等等)都可用来进行液都可用来进行液-液相界面的检测。液相界面的检测。 液液-固固相相界界面面检检测测与与料料位位检检测测相相似似，因因此此重重锤锤探探测测式式、吊吊锥锥式式、称称重重式式、遮遮断断式式激激光光料料位位计计或或料料位位信信号号器也同样可用于液器也同样可用于液-固相界面的检测控制。固相界面的检测控制。 化

40、工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件此外，电阻式物位计、电容式物位计、超声波物此外，电阻式物位计、电容式物位计、超声波物位计、核幅射式物位计等均可用来检测液位计、核幅射式物位计等均可用来检测液-液相界面和液相界面和液液-固相界面。固相界面。进行相界面的检测必须了解被测介质的物理性质进行相界面的检测必须了解被测介质的物理性质的差别，才能正确选择合适的测量方法。的差别，才能正确选择合适的测量方法。 例如，若选用电阻式例如，若选用电阻式(或称电极式或称电极式)物位计检测时，物位计检测时，应当明确对被测介质的要求，即位于容器下部密度较应当明确对被测介质的要求，即位于容器下部密度较大的一相导电而浮于上

41、面密度较小的一相不导电，如大的一相导电而浮于上面密度较小的一相不导电，如此等等。此等等。 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件十、十、 声波式物位计声波式物位计英国英国Hycontrol超声波式物位计超声波式物位计 PUL3000超声波液位计超声波液位计化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 超超声声波波物物位位计计是是利利用用超超声声波波在在气气体体、液液体体或或固固体体中中的的衰衰减减、穿穿透透能能力力和和声声阻阻抗抗不不同同的的性性质质来测量两种介质的界面。来测量两种介质的界面。 超声波检测原理超声波检测原理化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件超声波液位、料位讯号器的特点。超声

42、波液位、料位讯号器的特点。 是是利利用用超超声声波波在在气气体体、液液体体、固固体体中中的的吸吸收收衰衰减减的的不不同同来来探探测测探探头头前前有有无无液液体体、固固体体存在，从而发出物位报警信号。存在，从而发出物位报警信号。换能器相对安装换能器相对安装换能器装于一边换能器装于一边声阻尼式声阻尼式化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件连续测量的超声液位计的原理连续测量的超声液位计的原理 测测量量的的基基本本方方案案：从从发发射射探探头头发发出出的的超超声声波波在在媒媒介介中中传传到到液液面面，经经反反射射以以后后再再通通过过该该媒媒介介返返回回到到接接收收探探头头。将将测测出出的的超超声声波

43、波脉脉冲冲从从发发射射到到接接受受的的时时间间乘乘以以超超声声波波在在媒媒介介中中的的声声速速，即即可得到物位的高度。可得到物位的高度。 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 自发自收单探头方式有三种方法：液介式、气介式、自发自收单探头方式有三种方法：液介式、气介式、固介式。固介式。 液介式液介式气介式气介式固介式固介式HHLHL化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件v基于基于压电效应压电效应和和逆压电效应逆压电效应。v发发射射器器：将将交交变变电电压压转转换换成成向向外外发发射的机械波。射的机械波。v接收器接收器：把声能转换成电能。：把声能转换成电能。v实实现现方方法法：检检测测时时一

44、一般般采采用用较较高高频频率率的的超超声声脉脉冲冲。这这样样可可减减少少了了单单位位时时间间超超声声波波的的发发射射能能量量，又又可可提提高高超声脉冲的幅值超声脉冲的幅值v好好处处：前前者者有有利利于于减减少少空空化化效效应应，温升效应，后者可提高测量精度。温升效应，后者可提高测量精度。超声波物位计的接收和发射超声波物位计的接收和发射化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 由由于于物物位位的的变变化化引引起起声声阻阻抗抗的的变变化化、声声波波的的遮遮断断和和声声波波反反射射距距离离的的不不同同，测测出出这这些些变变化化就就可可测测的的物物位位。连连续续型型声声波波物物位位计计根根据据工工作作

45、原原理理可可分分为声波阻断式和反射式两种。为声波阻断式和反射式两种。化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 利利用用声声波波在在气气体体、液液体体和和固固体体介介质质中中的的吸吸收收衰衰减减不不同同，来来检检测测在在超超声声波波探探头头前前是是否否有有液液体体或或固固体体物物料料存存在在；一一种种是是可可以以连连续续测测量量物物位位变变化化的的超超声声波波物物位位计计。当当物物位位升升高高而而阻阻断断从从发发射射换换能能器器到到接接收收换换能能器器的的声声束束时时，接接受受换换能能器器接接受受到到的的声声能能产产生生突突变变，发发出出突突变变的的开关信号。开关信号。 声波阻断式物位仪计声波阻

46、断式物位仪计化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 声波从发射换能器到液面或料面，再从这一表面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。测量从发出声波至接收到回波反射回到接收换能器。测量从发出声波至接收到回波的时间间隔即可测出物位。的时间间隔即可测出物位。 声波反射物位计声波反射物位计化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件 通通过过探探头头发发射射10kHz至至70kHz频频率率范范围围的的超超声声波波，超超声声波波遇遇到到被被测测介介质质后后被被反反射射回回来来被被探探头头接接收收。超超声声波波以以声声波波速速度度传传播播，从从

47、声声波波发发出出到到反反射射声声波波接接收收的的时时间间与与探探头头到到被被测测介介质表面距离成正比。质表面距离成正比。 VEGA超声波液位计超声波液位计 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件连续测量的超声波液位计的声速校正方法连续测量的超声波液位计的声速校正方法 只只要要知知道道超超声声波波在在媒媒质质中中的的传传播播速速度度，便便可可根根据据传传播播时时间间来来确确定定液液位位。但但是是，声声速速还还与与媒媒质质中中的的成成分分、温温度度和和压压力力等等因因素素有有关关。因因此此，很很难难将将声声速速看看成成是是一一个个不不变变的的恒恒量量。一一般般要要用用设设置置校校正正具具的的方方

48、法法对对声声速速进进行行校校正正。所所谓谓校校正正具具就就是是在在传传声声媒媒质质中中相相隔隔一一定定距距离离L0安安装装一一组组探头反射板。探头反射板。浮臂式校正具HL0消除了声速不恒定造成的误差。消除了声速不恒定造成的误差。只要只要 即有：即有： 化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件不受介质特性的影响不受介质特性的影响 非接触式测量，混合介质或更换介质对于测非接触式测量，混合介质或更换介质对于测量结果都没有影响。也不需要重新调试仪表。量结果都没有影响。也不需要重新调试仪表。仪表维护保养简便仪表维护保养简便可测量液体或固体介质可测量液体或固体介质 特点特点化工仪表及自动化第四节物位检测及仪表课件