物位传感器解析

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
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第10章 物位传感器
4. 量程迁移和零点迁移 • 零点迁移 • 量程迁移
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第10章 物位传感器
4.量程迁移与零点迁移
(1)无迁移:取压点与液位零面在同一水平面
pA p2
h ρ p1
+-
设被测介质的密度为ρ，容器顶部气 相压力为pA，pB是液位零面的压力， p1 、p2是取压口的压力，根据静力学原 理可得
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10.3 静压式液位计 （静压式物位传感器）
1.检测原理 – 容器中某点的静压力和容器内物位的高度有关：
pB p A gH p pB p A gH
ρ为介质密度，H为液柱高度
A
B
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–若液体上方的自由空间为大气压力p0,则根据 静力学原理，有 p B p0 p H pB p0 Hg g g
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• 物位开关：在物位检测中，有时不需要对 物位进行连续测量，只需要测量物位是否 达到上限、下限或某个特定的位置，这种 定点测量用的仪表被称为物位开关。
一般用来监视、报警、输出控制信号。
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10.1 概述
• 物位传感器分类： 一类是连续测量物位变化的连续式物位传感器； 另一类是以点测量为目的的开关式物位传感器， 即物位开关。 • 开关式物位传感器比连续式物位传感器应用得广。 它主要用于过程自动控制的门限、溢流和防止空 转等。
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间接检测 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： – 静压式物位计（压力法） – 浮力式物位计（恒浮力法和变浮力法） – 电气式物位计 （电学法） – 声学式物位计 （声学法） – 光学式物位计 （光学法） – 射线式物位计（核辐射法）
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• 物位 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 两种密度不同的液体介质分界面的高低（界位）叫界面 • 物位计 测量液位的仪表叫液位计，测量料位的仪表叫料位计， 测量分界面的高低（界位）的仪表叫界面计。上述三种 仪表统称为物位计。 • 物位检测实际上就是料位、液位和界面的检测。 • 物位检测的意义： –确定容器内储存量。 –通过测量达到控制物位。 3
当液位变化使浮筒的一部分 被液位浸泡时，由于受到液 位的浮力作用而使浮筒向上 移动，平衡时压缩弹簧的弹 力与浮筒浮力及重力G平衡。 弹簧 即
k ( x0 x) mg gAh kx gAh kx H h gA
浮筒
液位高度变化与浮筒位移成正比。
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主要特点 浮力式液位传感器结构简单，使用方便。 该传感器结构合理，抗干扰能力强，分辨率高， 量程大，寿命长，有掉电后信号跟踪记忆功能。 它能够长期用于液位测量并能保证性能的稳定可 靠，是江河湖泊、水库、船闸、水电站、水文站、 水厂以及石油化工等行业理想的液位传感器。
第10章 物位传感器
第10章
物位传感器
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基本要求
• 掌握物位的基本概念及物位检测的原理 • 掌握物位检测的方法 –静压式物位计 –浮力式物位计 ：恒浮力法和变浮力法 –电气式物位计 –声学式物位计 –射线式物位计 –光学式、微波式、 激光式、差压式液位变送 器、称重式液罐计量仪 • 掌握液位、料位、分界面检测的不同方法
p2 pA ,
p1 pA gh
液位零面
因此，差压变送器正负压室的压力差为
差压传感器测量液 位原理图
p p1 p2 gh
液位测量问题就转化为差压测量问题了。
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4.量程迁移与零点迁移
(1)无迁移:取压点与液位零面在同一水平面
pA p2
h ρ p1
• 连续式物位传感器主要用于连续控制和仓库管理 等方面，有时也可用于多点报警系统中。 5
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•常用的物位检测方法 ： 物位检测总体上可分直接检测和间接检测两种方法 直接测量法 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。
–因此要知道液位，需要测出压力容器下部某些 与上部自由空间之间的压力差(或压力)。为此 要用差压(或压力)传感器。
A
B
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静压式液位变送器 静压式液位计
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2.压力式物位传感器
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 （单法兰式液位变送器）
+-
液位零面
差压传感器测量液 位原理图
吃水线在浮子中央时，
G W
1 G W gV 2
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浮筒式液位计—变浮力式
结构：如图 原理：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。
弹簧
浮筒
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当h＝0时，浮筒的重量与弹簧的作用力相平衡。
mg kx0
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3.差压式物位传感器
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 图示出差压式液位计测量原理。
(d)差压液位变送器原理图 （双法兰式液位变送器）
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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。
另外还有：微波式、 激光式、 光纤维式等等。 7
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10.2浮力式液位传感器 • 原理：基于浮力原理，适用于液 位的检测。 • 浮力式物位检测有两种方法： – 恒浮力式 – 变浮力式
磁浮子液位计
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钢带浮子式液位计—恒浮力式
右图为直读式钢带浮 子式液位计，这是一 种最简单的液位计， 一般只能就地显示。