讲述物位测量仪表的种类及其原理与特点
物位仪表的分类
物位仪表的分类
物位仪表是一种用来测量物料的液位、固位或其他状态的设备。
根据其原理和使用方法，可以将物位仪表分为多种类型。
1. 超声波物位仪表：利用超声波的传播速度和反射原理来确定液位或物料高度。
2. 雷达物位仪表：利用雷达波的传播速度和反射原理来确定液位或物料高度，适用于高温、高压、强腐蚀等恶劣环境。
3. 差压物位仪表：通过测量物料高度上下两点的压力差来计算液位或物料高度，适用于密度变化较小和液位高度变化不大的情况。
4. 磁翻板物位仪表：通过磁翻板的翻转来指示液位或物料高度，适用于小型装置和低温低压环境。
5. 振荡物位仪表：利用物料振动的原理来测量液位或物料高度，适用于固体物料的测量。
6. 电容式物位仪表：通过物料与电容板之间的电容变化来测量液位或物料高度，适用于高粘度、强腐蚀、易结晶等物料的测量。
不同类型的物位仪表具有不同的优缺点和适用范围，在选择时需要考虑物料特性、工艺要求、环境条件等因素。
- 1 -。
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。
物位检测仪表与系统
物位检测是确保生产过程安全、稳定 、高效运行的重要手段，通过实时监 测物位变化，可以及时调整生产参数 ，避免溢料、空转等事故的发生。
常见物位检测方法
静压式物位检测
利用液体或物料自身重力产生 的静压力来测量物位高度，如 压力传感器、差压变送器等。
浮子式物位检测
通过浮子随物位变化而上下移 动的原理来测量物位，如浮球 液位计、浮筒液位计等。
影响。
03
电容式物位计
利用电容极板间介质变化引起电容值改变的原理来测量物位。具有灵敏
度高、响应速度快等优点，但受介质介电常数、电极形状和尺寸等因素
影响。
非接触式物位检测仪表
超声波物位计
利用超声波在介质中的传播速度和时间差来测量物位。具有非接触、测量准确度高、可测 范围广等优点，但受温度、压力、介质性质等多种因素影响。
电容式物位检测
利用物料对电容极板间介电常数的 影响来测量物位，适用于粉状、粒 状固体物料和液体物料的测量。
超声波物位检测
利用超声波在物料表面反射的原 理来测量物位，具有非接触、高 精度、易于实现自动化等优点。
工作原理简述
静压式物位检测工作原理
当被测液体或物料作用于压力传感器或差压变送 器的膜片时，膜片产生变形并将压力信号转换为 电信号进行传输和处理，从而得到物位高度信息 。
05 物位检测仪表与系统发展 趋势
技术创新方向预测
新型传感器技术
人工智能与机器学习
研发更灵敏、精确的传感器，提高物 位检测仪表的性能和可靠性。
引入人工智能和机器学习算法，优化 物位检测系统的智能化水平。
物联网技术应用
将物联网技术融入物位检测仪表，实 现远程监控和数据共享。
智能化和自动化水平提升途径
09物位检测及仪表4
缺点：易碎，不易远传和自动记录。重量大、密封点多、 观测不够清晰。
彩色玻璃液位计(石英管液位计)
工作原理：彩色液位计主要由特殊异形石英玻璃 管、滤色红绿玻璃片、表体、上、下阀门及污阀 组成.液位计与容器上法兰构成连通器,通过自然 光在液体中的折射和反射的光学原理,借助滤色红 绿玻璃片使液相呈现绿色,气相呈现红色,红绿显 示清晰,可在远距离观察和夜间巡视。
界面彩色液面计工作原理：由于不同液体光谱的 差别和密度差的关系,运用彩色液位计折射的光学 原理,达到三色显示界面的目的,并在两种液体的 界面间飘浮一个彩色浮标,使两种界面泾渭分明.
彩色玻璃液位计：
它广泛应用于石油、化工、电力,冶金等行业的各种透明液体 容器及锅炉上,例如水、汽油、液氨、丙氨、丙烷、丙烯、芳 烃、酸等油品和化工原料的液位测量,同时适用于两种不同介 质密度的界面测量.其液、气显示反差很大,在远距离观察鲜明 清晰和夜间巡视。
第四节 物位检测及仪表
物位是液位、料位和界面的总称
一.概述：
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，而测量两种密度 不同液体介质的分界面的仪表叫界面计。
上述三种仪表统称为物位仪表。
一.概述：
1.物位：
容器中物料的高度； 分为液位、料位和界面三种； 可反映出物料的体积和质量。
2.测量目的：
1.了解生产过程中成品、半成品的量。 2.为生产提供依据。
3.物位仪表的分类：
1.直读式物位仪表： 2.差压式物位仪表： 3.浮力式物位仪表： 4.电磁式物位仪表： 5.核辐射式物位仪表： 6.声波式物位仪表： 7.光学式物位仪表：
第五章 物位检测仪表
刘玉长
5.2.1 敞口容器的液位检测 (1) 无迁移
p+=p0+ρgh, p-=p0
Δ p = p + - p - = ρg h
p0
Qi
对于DDZ-Ⅲ型差压变送器, 输出信号为4~20mA。 Qo
h
· pA
p+
+-
p0
p-
在无迁移时: h=0→Δp=0→I0=4mA(差压变送器的输出)→起始点为零。 h= H→Δp=Δpmax →I0=20mA。
G F
W
G
F
随着液位的升降, 浮球随着液位 变化绕转动轴旋转,达到新的平衡 为止, 其关系式为
l1
W
l2
刘玉长
(W - F )l1 Gl2
浮子式液位计
刘玉长
5.1.3 浮筒式液位计 浮子改成浮筒,将它半浸于液体之中,当液面变化时,浮筒 被液体浸没的体积随着变化而受到不同的浮力,通过测 量浮力的变化可以测量液位。
刘玉长
电容传感器
刘玉长
5.4 电导物位传感器 适用导电液体的液位测量,如液态金属.酸.碱.盐.锅炉水。 导电式.电感式所用电源都是交流。 5.4.1 电接点液位传感器 结构简单,但对电极的材料要求特殊,用可伐合金作电极和 氧化铝陶瓷作绝缘材料密封而成。 要求:液体的电阻应远小于器壁漏电阻。
电阻率已知恒定
刘玉长
5.1 浮力式液位计 工作原理:是基于物体在液体中受浮力作用的原理。 浮子漂浮在液面上或半浸在液体中随液面上下波动而升 降,浮子所在处就是液体的液位。 5.1.1 浮子式液位计 是一种维持力不变的即恒浮力式液位计。 在液体中放一个浮子(浮标),可随液面变化而自由浮动。 结构
(a)浮子式(敞口容器)
物位计的分类及特点
物位计的分类及特点物位计的分类及特点1. 依据测量原理分类•静压物位计–特点：利用介质静压与液位之间的关系来实现测量，简单且稳定。
•差压物位计–特点：通过测量介质的静压差来推导液位，适用于高温、高压等工况。
2. 依据测量方式分类•接触式物位计–特点：物位计与液位直接接触，可以实现高精度的测量，但易受介质性质的影响。
•非接触式物位计–特点：物位计与液位不直接接触，适用于高腐蚀、高温、高压等特殊环境。
3. 依据结构类型分类•露外式物位计–特点：适用于常温、常压下的介质测量，结构简单且易于维护。
•探测式物位计–特点：可实现对高温、低温、高压、高粘度等特殊介质的测量。
4. 依据使用场景分类•液位计–特点：主要用于液体介质的测量，具有高灵敏度和高精度。
•固位计–特点：适用于颗粒状、粉状介质的测量，能够忽略介质表面状况的影响。
以上是物位计的一些分类及特点，通过不同的测量原理、测量方式、结构类型和使用场景的组合，可以选择适合的物位计来满足特定的需求。
5. 特点说明•静压物位计是一种常用的物位测量方法，其测量原理简单可靠。
通过测量介质的静压与液位之间的关系，可以准确推导出液位信息。
•差压物位计适用于一些特殊工况，如高温、高压等场合。
它通过测量介质的静压差来计算出液位，具有一定的应用优势。
•接触式物位计能够实现高精度的测量。
由于物位计与液位直接接触，可以更准确地测量液位信息。
但是需要注意介质的性质对测量结果的影响。
•非接触式物位计适用于一些特殊环境，如高腐蚀、高温、高压等场合。
由于物位计与液位不直接接触，可以避免介质对物位计的腐蚀和污染，提高了测量的可靠性。
•露外式物位计结构简单、易于维护，适用于常温、常压下的介质测量。
它通常采用悬挂在容器上方的测量杆或者浮子，通过测量杆或者浮子的位置来推导液位。
•探测式物位计能够实现对一些特殊介质的测量，如高温、低温、高压、高粘度介质。
通过探测装置与介质接触或者非接触，测量液位信息。
物位检测仪工作原理
物位检测仪工作原理
物位检测仪是利用超声波在固体和液体中的传播速度不同的特性，对不同物位的超声波信号进行测量和传输，从而实现对各种不同物位的连续监测。
超声波在固体和液体中传播速度不同，即超声波在固体和液体中的传播速度不同，根据这一特性可以通过测量超声波在固体和液体中的传播速度来测量物位。
声波在固体和液体中传播的速度不同，主要是因为固体和液体中质子波速不一样。
声波波速与其声速成正比，声波在固体和液体中传播时，声波波速与介质的密度、粘度、温度、压力等因素有关。
通过测量声波波速可以得到被测物体的体积，通过体积就可以知道被测物体的物位。
超声波物位检测仪由三部分组成：传感器、控制器和仪表。
传感器是超声波物位检测仪的核心部分。
传感器由高频振荡电路产生低频振荡信号，通过功率放大电路放大后送到输出电路。
输出电路将输出信号进行放大、滤波处理后，以4-20mA或0-10V形式输出。
传感器内部带有一个放大电路，它能将超声波在被测物体中传播时产生的能量转化为电信号。
—— 1 —1 —。
物位测量仪表简要概述
物 位 测 量物位是指存放在容器或工业设备中物质的高度或位置。
液体介质液面的高低称为液位；液体——液体或液体——固体的分界面成为界位；固体粉末或颗粒状物质的堆积高度称为料位。
液位、界位及料位的测量统称为物位测量。
物位测量的目的在于正确的测知容器或设备中储藏物质的容量或质量。
第一章 浮力式液位计第一节 测量原理浮力式液位计是应用浮力原理测量液位的。
它是利用漂浮于液面上的浮子升降位移反映液位的变化；或利用浮子浮力随液位浸没高度而变化。
前者称为恒浮力法，后者称为变浮力法。
1、 恒浮力法液位测量H F∆∆=ρg A （2-1-2）式中ΔH ——浮子高度的变化量；ΔF ——浮力变化量；ρ——被测液体密度；g ——重力加速度；A ——浮子的截面积。
2、 变浮力法液位测量Cx=W-AH ρg （2-1-3）Δx=gA c g A ρρ+ΔH=K ΔH （2-1-5）式中H——浮筒被液体浸没的高度；ΔH——液位的变化量；c——弹簧刚度；x——弹簧压缩位移；Δx——浮筒产生的位移；ρ——被测液体密度；g——重力加速度；A——浮子的截面积。
变浮力法液位测量是通过检测元件把液位的变化转换为力的变化，然后再将力的变化转化为机械位移，并通过转换将机械位移转换为标准信号，以便远传和显示。
第二节恒浮力式液位1、浮球式液位计浮球式液位计平衡关系式为（W-F）l1=Gl2（2-1-6）式中W——浮球的重力；F——浮球所受的浮力；G——平衡重物的重力；l1———转动轴到浮球的垂直距离；l2———转动轴到重物中心的垂直距离；2、磁翻转式液位计磁翻转式液位计在与容器连同的非导磁管内，带有磁铁的浮子随管内液位的升降，利用磁性的吸引，使得带有磁铁的红白两面的翻板产生翻转。
有液体的位置红色朝外，无液体的位置白色朝外，根据红色指示的高度可以读得液位的具体数值。
3、浮子钢带式液位计浮子钢带式液位计整个系统采用了力平衡原理。
当浮子浸没在液体中某一个高度时，液体对浮子产生的浮力为F，若浮子本身的重力为W，恒力弹簧对浮子的拉力为T，整个系统平衡时应满足T=W-F （2-1-7）如果液位升高，则在瞬间会使浮力F增加，恒力弹簧会通过钢带将浮子向上拉升，钢带上的小孔和钉轮上的钉状齿啮合，从而刚带的线位移变为钉轮的角位移。
物位计_精品文档
物位计物位计：原理、应用和发展摘要：物位计是一种用于测量物体或液体高度的仪器。
本文将介绍物位计的基本原理，各种物位计的应用领域以及物位计在技术发展中的前景。
第一部分：物位计的基本原理物位计是一种用于测量物体或液体高度的仪器，它能够提供准确的高度信息，广泛应用于工业生产和科学研究等领域。
物位计的工作原理主要包括声波、雷达、压力、毛细管和浮子等。
声波物位计是利用声波在不同介质中传播速度不同的原理进行测量的。
通过发射声波信号并测量其被物体反射回来的时间，可以计算出物体的高度。
雷达物位计则使用雷达波来测量物体的高度。
雷达物位计通过发射雷达波并接收它们的回波，然后根据回波延迟时间计算出物体的高度。
压力物位计通过测量液体或气体对传感器施加的压力来确定物体的高度。
压力物位计通常包含一个测量腔室和一个传感器，当液体或气体的高度变化时，压力会引起传感器输出信号的变化。
毛细管物位计是根据毛细管现象的原理进行测量的。
毛细管物位计通过测量液体在毛细管内上升的高度来确定物体的高度。
浮子物位计是利用浮子在液体中上下浮动的原理进行测量的。
当液体的高度变化时，浮子也会上下浮动，通过测量浮子的位置可以确定物体的高度。
第二部分：物位计的应用领域物位计在工业生产过程中有着广泛的应用。
例如，在石油化工行业中，物位计被用于测量储罐中的油液和化学物质的高度，以帮助控制生产过程。
在食品加工行业，物位计常用于测量粮食、液体和粉状物料的储存量。
此外，物位计还被广泛应用于环境监测、水处理、医疗设备等领域。
物位计的应用也在不断发展。
近年来，随着物联网技术的快速发展，物位计逐渐与其他设备和系统进行了无缝集成。
例如，在智能工厂中，物位计可以与自动化系统相连，实现对生产过程的实时监测和控制。
此外，随着无线通信技术的成熟，物位计的安装和维护成本也大大降低，使得其在更多领域的应用变得更加普遍。
第三部分：物位计技术的发展趋势在物位计技术的发展中，有几个趋势值得关注。
物位检测介绍
2、雷达液位计特点
① 有极宽的频谱（波长=1.0 mm~1.0m ）可 供选用，可根据被测对象的特点选择不同的测量频 率；
② 在烟雾、 粉尘、 水汽、 化学气氛以及高、 低温环境中对检测信号的传播影响极小， 因此可以 在恶劣环境下工作；
③ 时间常数小， 反应速度快， 可以进行动态 检测与实时处理， 便于自动控制；
缘的同轴金属圆筒制做的外电
极所组成，外电极上开有孔和
ε1
槽，以便被测液体自由地流进
或流出。内、外电极之间采用
绝缘套进行绝缘固定。
ε2
C2(21)HKH
lnD ( /)d
1-内电极 2-外电极 3-绝缘套
（2）导电介质液位的测量
若被测介质为导电液 体，内电极要用绝缘物覆盖 作为中间介质，导电液体与 金属容器壁一起作外电极。 若中间绝缘介质介电常数为 ε，电极被导电液体浸没的 高度为H ，则该电容器的电 容增量为：
2、负迁移（E:\动画素材库\差压式液位计c.swf） 如图所示，变送器和容器之间用隔离罐隔离时：
Δp = p1-p2 = ( h12g + H1g + p0 ) －( h22g + p0 ) = H1g - ( h2- h1)2g
当 H =0时，
Δp = - ( h2 - h1)2g
此时，变送器应输 出4mA以下，但变送器 的输出只能是4~20mA
④ 测量信号本身就是电信号，无须进行非电 量的转换， 从而简化了传感器与微处理器间的接 口。
⑤传输距离远，便于实现遥测和遥控； ⑥微波无显著辐射公害。 缺点：微波传感器存在的主要问题是零点漂 移和标定尚未得到很好的解决。 其次， 测量环 境对测量结果影响大， 如温度、 气压、 取样位 置等。
物位检测仪表简介、原理
（3）.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。
5、超声波液位计
★超声波液位计利用波在介质中的传播特 性。 ★超声波液位计按传声介质不同，可分为气介式、 液介式和固介式三种。
超声波液位测量有许多优点： 与介质不接触，无可动部件，电子元件只以声 频振动，振幅小，仪器寿命长； 超声波传播速度比较稳定，光线、介质粘度、 湿度、介电常数、电导率、热导率等对检测几 乎无影响，因此适用于有毒、腐蚀性或高粘度 等特殊场合的液位测量； 不仅可进行连续测量和定点测量，还能方便地 提供遥测或遥控信号； 能测量高速运动或有倾斜晃动的液体的液位， 如置于汽车、飞机、轮船中的液位。
2. 电容式料位计 电容式料位计测量原理示意图如图7-23所示 。 其应用非常广泛，不仅能测不同性质的液体 ，而且还能测量不同性质的物料，如块状、 颗粒状、粉状、导电性、非导电性等物料。 但是由于固体摩擦力大，容易“滞留”，产 生虚假料位，因此一般不使用双层电极，而 是只用一根电极棒。
密闭容器：测量容器底部压力，除与液面高度有关外，还与液面上部介 质压力有关，其关系为
式中
PB PA Hg
PA、PB——分别是液面上部介质压力和液面以下H深度的液体压力。
P P P Hg B A
物位检测方法及仪表
投入式液位计
(2)、差压式液位计：
用差压变送器测量液位的原理如图：
物位检测仪表
人工控制系统
LC
自动控制系统
一、物位的定义
• 物位是指储存容器或工业生产设备里的液体、 粉粒状固体或相互不相容的两种液体间由于密 度不相等而形成的界面位置。液体介质液面的 高低称为液位；液体-液体（两种密度不相等， 且互不相溶的液体）或液体-固体间的分界面称 为界面；固体颗粒或粉料的堆积高度称为料位 。一般将液位、料位、界面统称为物位。液位 、料位、界面的测量系统称为物位测量。
物位测量仪表的类别
物位测量仪表的类别在工业生产过程中测量液位、固体颗粒和粉粒位，以及液-液、液-固相界面位置的仪表。
一般测量液体液面位置的称为液位计，测量固体、粉料位置的称为料位计,测量液-液、液固相界面位置的称为相界面计。
差压式物位仪表差压式仪表利用液体的静态压力测量液位。
液体底部压力与容器内的液面高度和液体表面上的气压有关。
如果测量敞口容器内液位，则可用压力测量仪表或压力变送器间接测出液面高度；如果在有压力的密封容器内测量液位,则采用测量压差的方法,消除液面上压力的影响，将容器底部与差压变送器正压室相连，液面上的空间与负压室相连，就可以测量出液面的高低电测式物位仪表将物位变化转换为电参数（如电阻、电容、电感）的变化，再变成电信号输出。
这类仪表又分为电阻式、电容式和电感式三种。
电阻式物位仪表利用物位变化时引起电极电阻变化的原理工作（图3）。
物位变化引起电阻逐渐变化的，可用于连续测量物位；只有当物位变化到接触电极时才引起电阻突变的，可用来定点报警控制物位。
电阻式物位仪表在工作时电极接触被测介质（一般为导电液体）②电容式物位仪表物位变化时引起电极的电容量变化，利用这个原理构成的电容式物位计可以测量导电液和非导电液的液位、非导电颗粒状固体的料位。
两同轴相互绝缘的导电金属圆柱中间隔以不导电的介质，就构成电容器，其电容量为：测出这个变化值就可测出物位。
根据这个道理,用各种不同形状的电容测量头,可构成多种电容式物位仪表（图4）。
现代电容式物位仪表采用安全防爆、隔爆的措施，应用范围已扩大到一些化工、石油、轻工部门。
电容式物位仪表是电测式物位仪表中应用最广泛的一种。
③电感式物位仪表利用物位变化时引起自感量、互感量或感应电流等的变化来测定物位，常用的有感应式高频液位计或谐振式液位计。
也可用带导磁材料的浮子与电磁感应线圈制成液位信号报警器。
采用电感式测量可实现完全不接触测量。
超声波式物位仪表超声波在液体中传播有较好的方向性，遇到分界面时能反射，因此通过测定超声波从发射利用超声物位仪表进行测量的优点是检测元件可以不与被测液体接触，因而适合于强腐蚀性、高压、有毒、高粘度液体液位的测量。
物位仪表测量
3.2 浮筒式液位计
3.浮筒式液位计的校验
（1）挂重法（又称干法） 挂重法校验浮筒式液位计，是将浮筒取下后，加
上与各校验点对应的某一砝码重力来校验的。该重力 为浮筒重力（包括挂链重力）与液面在该校验点时浮 筒所受浮力之差。
FH
D 2
4
(L
H )2 g
D 2
4
H1g
D 2
4
[L2 g
H (1
2)g]
1.2物位测量的工艺特点和主要问题
2.料位测量的工艺特点
➢物料自然堆积时，有堆积倾斜角，因此料面是不平的,难 以确定料位高度。 ➢物料进出时，又存在着滞留区（由于容器结构而使不易流 动的死角处，叫做滞留区），影响到物位最低位置的测准。 ➢储仓或料斗中，物料内部可能存在大的孔隙，或粉料之中 存在小的间隙，前者影响对物料储量的计算，而后者则在振 动或压力、湿度变化时物位也随之变化。
解：用水代校时，浮筒应被水浸没的最大长度为
l水＝
x 水
L
0.82 1.0
300
246 mm
校验时再将246分为五等分，调整液位计使相应输出
为全量程的20%、40%、60%、80%、100%即可。
应用浮筒液位计测量两种液体的界位时，用水代校的
方法与上述基本相同。
3.2 浮筒式液位计
适用范围：
适用于测量范围在200mm以内，密度在 0.5～1.5g/cm3的液体液面连续测量
3 浮力式液位计
3.1 浮子式液位计
重点：各种浮子式液位计的特点、原理、结构和使用。 难点：各种浮子式液位计的使用。
3.2 浮筒式液位计
重点：各种浮筒式液位计的特点、原理和结构。 难点：浮筒式液位计的校验。
物位检测仪表自动化仪表知识介绍
随着市场的不断发展，越来越多的企业将进入物位检测仪表和自动 化仪表领域，市场竞争将越来越激烈。
品牌影响力成为竞争关键
品牌影响力、技术创新能力和产品质量将成为企业在市场竞争中的 关键因素。
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浮力式物位计
电容式物位计
利用浮力原理，通过测量浮子高度或重量 变化来检测物料位置。
利用电容器原理，通过测量物料对电容器 极板间电场的影响来计算物料位置。
物位检测仪表的应用场景
石油化工
食品制药
环保水处理
用于检测油罐、反应器、 储罐等设备中的液位高
度。用于检测原料、半成品、源自成品等物料的位置或高度。用于检测污水、废水、 饮用水等的水位高度。
物位检测仪表自动化仪表知识介绍
目 录
• 物位检测仪表基础知识 • 自动化仪表基础知识 • 物位检测仪表与自动化仪表的联系与区别 • 物位检测仪表与自动化仪表的发展趋势
01 物位检测仪表基础知识
物位检测仪表的定义与分类
定义
物位检测仪表是一种用于检测固 体、液体或气体物料位置或高度 的自动化仪表。
区别
功能侧重
物位检测仪表主要负责对物位的实时检测，如液位、料位 等，而自动化仪表更侧重于对温度、压力、流量等工艺参 数的自动调节和控制。
系统结构
物位检测仪表通常为独立的系统，只负责某一具体的检测 任务，而自动化仪表则通常集成于更复杂的自动化系统中 ，与其他设备协同工作。
数据处理方式
物位检测仪表通常只对数据进行简单的阈值判断或趋势分 析，而自动化仪表则需要进行更复杂的计算和控制策略。
03 物位检测仪表与自动化仪 表的联系与区别
联系
物位检测仪表的种类及原理
物位检测仪表的种类及原理
物位检测仪表的种类及原理
物位检测仪表广泛应用于各种工业场合，通过测量物料的高度来
计算物料的质量和体积，从而控制和管理物料的流动。
根据物料的性质、要求和安装条件，物位检测仪表可以分为多种类型。
1. 振荡器型物位检测仪表
振荡器型物位检测仪表是一种基于自振动原理工作的设备。
它采
用探头振动与物料振动的共振频率来检测物位。
当物料升高到探头高
度时，探头自身的振动频率会发生变化，从而触发报警或控制信号。
2. 高频电容型物位检测仪表
高频电容型物位检测仪表是一种基于电容变化原理工作的设备。
它通过发射高频电磁波到物料上，根据物料对电场的反应来判断物位
高度。
物料越高，电容值越大，从而实现物位检测与报警控制。
3. 声波型物位检测仪表
声波型物位检测仪表是一种基于声波反射原理工作的设备。
它通
过发射声波信号到物料上，根据声波反射时间来判断物位高度。
物料
越高，反射时间越长，从而实现物位检测与控制。
4. 微波型物位检测仪表
微波型物位检测仪表是一种基于微波信号反射原理工作的设备。
它通过发射微波信号到物料上，根据微波信号与物料的交互作用来判
断物位高度。
物料越高，反射强度越大，从而实现物位检测与控制。
以上是常见的物位检测仪表类型及其原理，根据实际需要和使用
条件进行选择和应用。
这些物位检测仪表广泛应用于工业自动化领域，为企业节省了大量的人力、物力和财力成本，提高了生产效率和产品
质量。
物位检测及仪表
3.2 浮力式物位计 一、恒浮力式液位计
1．浮标式液位计
结构： 原理：当浮标受力平衡时，浮标可以随 液面稳定：
W F G
式中 W——浮标的重力； F——浮标所受的浮力； G——平衡重物的重力。
液位上升时，其上浮力F增加，W F G ，浮标向上移动。直达到
h11g h2 2 g
图3.1 玻璃管液位计
1、5-连通阀；2-标尺；2—防溢钢球；3— 玻璃管；4—密封填料；6—排污阀；7-放 溢钢球；8、10-连接法兰；9-压盖
二、 玻璃板液位计
图3.2 玻璃板液位计
1—液罐；2—连通阀；3-玻璃板；4-金 属压框；5-排污阀；6-连通阀
结构：由厚钢化玻璃板、金属压框和连通阀构成。玻璃板液位计的 长度为500～1700mm，最大耐压为5MPa，耐温400ºC。 透光式玻璃板液位计：液体处在两块玻璃板之间。缺点是液体粘附 玻璃，不宜看清真实液位。 折光式玻璃板液位计：液体处在金属框与棱形玻璃板之间。 原理：由于玻璃板对气、液的折光率不同，液相看起来是暗的，气 相部分亮，气液界面明显。
图3.5 浮子钢带式液位计
1-浮子；2-钢带；3-滑轮；4-导向轮；5、 6-收带轮-卷簧轮（同轴）；7-恒力卷簧； 8-储簧轮；9-计数器；10-指针；11-传动 齿轮；12-转角传感器；13-钉轮；14-导
向钢丝
3.编码钢带液位计
通过在连接钢带上打孔编码，用光电变送器转换为数字编码信号输出。
图3.6 编码钢带式液位计的结构
三、物位检测及仪表
内容提要 物位测量基础知识 各种物位测量仪表的结构和工作原理
1
3.5 物位检测仪表
p+ > p
差压信号： 差压信号：
p = p+ p = H ρ g + h1 ρ g = Hρg + A A = h1 ρ g H = 0 p = p+ p = A; p > 0
迁移方向： 迁移方向：正迁移 迁移量： 迁移量： A
I
量程正迁移曲线示意 图：
A p
量程迁移小结： 量程迁移小结： 差压变送器量程选择依据：液位变化量。 差压变送器量程选择依据：液位变化量。 通过迁移装置改变量程的零点， 通过迁移装置改变量程的零点，其作用是同时改变测量 范围的上下限，但是不改变量程。 范围的上下限，但是不改变量程。 迁移量等于零液位时差压计正、 迁移量等于零液位时差压计正、负压室承受的压力差的 绝对值。 绝对值。 迁移方向取决于零液位时差压（ 的符号。 迁移方向取决于零液位时差压（△p=p+-p-)的符号。 正迁移； △p＞0：正迁移； 0：无需迁移； △p = 0：无需迁移； 负迁移； △p＜0：负迁移； 量程迁移示意图： 量程迁移示意图：
① 无迁移分析： 无迁移分析： 输出表现：液位零点变送器无附加静压差信号， 输出表现：液位零点变送器无附加静压差信号， 输出零液位信号 示意图： 示意图： 气体 信号分析： 信号分析： 正压室信号： 正压室信号： p+=p0+Hρg 负压室信号： 负压室信号： p-=p0 差压信号： 差压信号：
输出特点： 输出特点： H=0； ； △p=0 H=Hmax： △p=Hmaxρg 无需量程迁移。 无需量程迁移。 △p = p+ - p- = Hρg 输出零液位信号 输出上限液位信号
B = ( h2 h1 ) ρ 2 g
H = 0 p = p+ p = B; p < 0
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讲述物位测量仪表的种类及其原理与特点
本文由提供
物位测量仪表是测量液态和粉粒状材料的液面和装载高度的工业自动化仪表。
测量块状、颗粒状和粉料等固体物料堆积高度，或表面位置的仪表称为料位计；测量罐、塔和槽等容器内液体高度，或液面位置的仪表称为液位计，又称液面计；测量容器中两种互不溶解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为相界面计。
物位测量仪表的种类很多，常用的有直读式液位计、差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、声波式物位仪表和核辐射物位仪表。
此外，还有电触点式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。
直读式液位计是将指示液位用的玻璃管或特制的玻璃板接于被测容器，根据连通管原理，从玻璃管或玻璃板上的刻度读出液位的高度。
直读式液位计结构简单、直观，但只能就地读数，不能远传。
差压式物位仪表是假定物料的重度为恒定值，容器中液体或固体物料堆积的高度与它在某测试点所产生的压力成正比，因而可用测压的方法来测量物位。
测量压力可用压力表、压力传感器和压力变送器等。
浮力式液位计是根据液位变化时，漂浮在液体表面的浮子随之同步移动的原理工作的。
这一移动距离通过机构传出或变成气信号或电信号，即可测出液位；也可将浮筒的一部分浸入液体中，并使之不能自由漂浮，则其所受的浮力将随液位或相界面位置而变化，测出此浮力变化即可测出液位。
将浮筒所受浮力变化，经联杆和扭管传到变送器霍耳元件，并变换成相应的电信号输出，那么经过仪表就可显示或调节相界面。
电容式物位仪表的工作原理是把物位的变化，变换成相应电容量的变化，测量此电容量的变化从而得到物位变化的。
电容式物位仪表用于测量导电、非导电液体或固体物料的液位、料位或相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。
声波式物位仪表一般分为利用声波阻断原理和利用声波反射原理两类。
声波阻断式物位仪表在物位升高而阻断从发射换能器到接收换能器的声束时，接受换能器接受到的声能会产生突变，并发出突变的开关信号；声波反射物位仪表是根据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的时间间隔，来测出物位的。
核辐射液位计是通过放射源发出射线，穿过被测物料后由探测器接收。
当物位改变时，由于被测物料的吸收剂量改变，而使探测器接受到的辐射强度改变，再转换为电信号的变化，经放大后送给显示仪表连续显示物位。
核辐射物位仪表的特点是：射线能穿透很厚的壁以实现不接触测量，因而可用于高压、高温和有毒的密封容器的液位或料位测量，且不受周围电磁场、烟气和灰尘等影响，但使用时须注意保护。