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1、化工仪表及自动化化工仪表及自动化第五讲第五讲 物位的检测及仪表物位的检测及仪表 第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表n一、概论一、概论3几个概念几个概念几个概念几个概念液位 料位液位计 界位计测量物位的两个目的测量物位的两个目的测量物位的两个目的测量物位的两个目的按其工作原理分为按其工作原理分为按其工作原理分为按其工作原理分为直读式物位仪表 差压式物位仪表浮力式物位仪表 电磁式物位仪表核辐射式物位仪表 声波式物位仪表光学式物位仪表第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表简介：浮力式液位计简介：浮力式液位计n二、差压式液位变送器二、差压式液位变送器41.1.1.1.工作原理工作原理工作原
2、理工作原理差压液位变送器原理图压力表式液位计第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表将差压变送器的一端接液相，另一端接气相因此 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。5第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表62.2.2.2.零点迁移问题零点迁移问题零点迁移问题零点迁移问题图3-41 负迁移示意图在使用差压变送器测量液位时，一般来说实际应用中，正、负室压力p1、p2分别为则第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表迁移弹簧的作用迁移弹簧的作用 改变变送器的零点。迁移
3、和调零迁移和调零 都是使变送器输出的起始值与被测量起始点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移量则比较大。 迁移迁移 同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，它不改变量程的大小。7第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表图3-42 正负迁移示意图图3-43 正迁移示意图举例举例举例举例 某差压变送器的测量范围为05000Pa，当压差由0变化到5000Pa时，变送器的输出将由4mA变化到20mA，这是无迁移的情况，如左图中曲线a所示。负迁移如曲线b所示，正迁移如曲线c所示。 8第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表3.3.3.3.用法兰式差压变送器测量液位用法兰式差压变送
4、器测量液位用法兰式差压变送器测量液位用法兰式差压变送器测量液位图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 单法兰式单法兰式 双法兰式双法兰式 法兰式差压变送器法兰式差压变送器法兰式差压变送器法兰式差压变送器按其结构形式按其结构形式按其结构形式按其结构形式9 为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器，如下图所示。 n三、电容式物位传感器三、电容式物位传感器1.1.1.1.测量原理测量原理测量原理测量原理图3-45 电容器的组成1内电极；2外电极两圆筒间的电容量
5、两圆筒间的电容量两圆筒间的电容量两圆筒间的电容量C C当当 D D 和和 d d 一定时，电容量一定时，电容量 C C 的大小与的大小与极板的长度极板的长度 L L 和介质的介电常数和介质的介电常数 的乘积的乘积成比例。成比例。 10通过测量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同液体的分界面。 第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表2.2.2.2.液位的检测液位的检测液位的检测液位的检测3-46 非导电介质的液位测量1内电极；2外电极；3绝缘套；4流通小孔当液位为零时，仪表调整零点，其零点的电容为 对非导电介质液位测量的电容式液位传感器原理如下图所示。当液位上升为H时，电容量变为电容
6、量的变化为11第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表 电容量的变化与液位高度H成正比。该法是利用被测介质的介电系数与空气介电系数0不等的原理进行工作，（-0）值越大，仪表越灵敏。电容器两极间的距离越小，仪表越灵敏。 结论结论结论结论123.3.3.3.料位的检测料位的检测料位的检测料位的检测 用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间磨损较大，容易“滞留”，可用电极棒及容器壁组成电容器的两极来测量非导电固体料位。1金属电极棒；2容器壁左图所示为用金属电极棒插入容器来测量左图所示为用金属电极棒插入容器来测量料位的示意图。料位的示意图。 电
7、容量变化与料位升降的关系为电容量变化与料位升降的关系为13图3-47 料位检测第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表优点优点优点优点 电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。电容物位计的传感部分结构简单、使用方便。 缺点缺点缺点缺点 需借助较复杂的电子线路。需借助较复杂的电子线路。 应注意介质浓度、温度变化时，其介电系数也要应注意介质浓度、温度变化时，其介电系数也要发生变化这种情况。发生变化这种情况。14n四、核辐射物位计四、核辐射物位计射线的透射强度随着通过介质层厚度的增加而减弱通过介质层厚度的增加而减弱，具体关系见式（3-63）。（3-633-
8、63）图3-48 核辐射物位计示意图1辐射源；2接受器特点特点特点特点 适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾状态的介质的物位测量，还可以测量高温融熔金属的液位。 可在高温、烟雾等环境下工作。 但由于放射线对人体有害，使用范围受到一些限制。15第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表n五、称重式液罐计量仪五、称重式液罐计量仪该计量仪既能将该计量仪既能将液位测得很准液位测得很准液位测得很准液位测得很准，又能反映出罐中，又能反映出罐中真实的质量真实的质量真实的质量真实的质量储量储量储量储量。称重仪根据称重仪根据称重仪根据称重仪根据天平原理天平原理天平原理天平原理设计。
9、设计。设计。设计。杠杆平衡时由于（3-64）代入（3-64）（3-65）如果液罐是均匀截面（3-66）（3-67）16第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表第五讲第五讲 物位检测及仪表物位检测及仪表图3-49 称重式液罐计量仪1下波纹管；2上波纹管；3液相引压管；4气相引压管；5砝码；6丝杠；7可逆电机；8编码盘；9发讯器式中如果液罐的横截面积A为常数，得将式（3-67）代入式（3-65），得（3-68）17显示仪表显示仪表一、定义一、定义 凡能将生产过程中各种参数进行凡能将生产过程中各种参数进行凡能将生产过程中各种参数进行凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录或累积指示、记录或累积指示、
10、记录或累积指示、记录或累积的的的的仪表。仪表。仪表。仪表。 显示仪表一般都装在控制室的仪表盘上。它和显示仪表一般都装在控制室的仪表盘上。它和显示仪表一般都装在控制室的仪表盘上。它和显示仪表一般都装在控制室的仪表盘上。它和各种测各种测各种测各种测量元件或变送单元量元件或变送单元量元件或变送单元量元件或变送单元配套使用；又能与配套使用；又能与配套使用；又能与配套使用；又能与控制单元控制单元控制单元控制单元配套使用。配套使用。配套使用。配套使用。 二、分类二、分类分类分类分类分类模拟式显示仪表模拟式显示仪表模拟式显示仪表模拟式显示仪表数字显示仪表数字显示仪表数字显示仪表数字显示仪表屏幕显示仪表屏幕显
11、示仪表屏幕显示仪表屏幕显示仪表显示仪表显示仪表图图3-81 3-81 数字式显示仪表分类图数字式显示仪表分类图一、数字式显示仪表一、数字式显示仪表显示仪表显示仪表数字式显示仪表的基本组成数字式显示仪表的基本组成图图3-82 3-82 数显仪表组成结构数显仪表组成结构1.1.信号变换电路信号变换电路2.2.前置放大电路前置放大电路3.3.非线性校正或开方运算电路非线性校正或开方运算电路4.4.模数转换电路（模数转换电路（A AD D转换）转换）5.5.标度变换电路标度变换电路6.6.数字显示电路及光柱电平驱动电路数字显示电路及光柱电平驱动电路7.V7.VI I转换电路和控制电路转换电路和控制电路
12、显示仪表显示仪表二、无笔、无纸记录仪二、无笔、无纸记录仪 以以CPUCPU为核心采用液晶显示的记录仪，直接把记录信为核心采用液晶显示的记录仪，直接把记录信号转化成数字信号后，送到随机存储器加以保存，并在大号转化成数字信号后，送到随机存储器加以保存，并在大屏液晶显示屏上加以显示。屏液晶显示屏上加以显示。1.无笔、无纸记录仪的原理和组成无笔、无纸记录仪的原理和组成图图图图3-83 3-83 3-83 3-83 无笔、无纸记录仪的原理方框图无笔、无纸记录仪的原理方框图无笔、无纸记录仪的原理方框图无笔、无纸记录仪的原理方框图显示仪表显示仪表三、虚拟显示仪表三、虚拟显示仪表 利用计算机强大的功能来完成显示仪表所有的工作利用计算机强大的功能来完成显示仪表所有的工作。 结构结构 比较简单，仅由原有意义上的采样、模数转换电路比较简单，仅由原有意义上的采样、模数转换电路通过输入通道插卡插入计算机即可。通过输入通道插卡插入计算机即可。 特点特点 在计算机屏幕上完全模仿实际使用中的各种仪表。在计算机屏幕上完全模仿实际使用中的各种仪表。 显示仪表显示仪表微机化显示仪表微机化显示仪表
