热电偶温度计
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ln D d ln D d
电容量的变化为
C X C C0 2 0 H Ki H D ln d
11
第四节 物位检测及仪表
结论 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ε与空气介电系数ε0不等的原理进 行工作，（ε-ε0）值越大，仪表越灵敏。电容器两 极间的距离越小，仪表越灵敏。
9
第四节 物位检测及仪表
三、电容式物位传感器
1.测量原理 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。 两圆筒间的电容量C
2L C D ln d
当 D 和 d 一定时，电容量 C 的大小与 极板的长度 L 和介质的介电常数ε的乘积 图3-45 电容器的组成 成比例。
p H1 g h2 h1 2 g
6
第四节 物位检测及仪表
迁移弹簧的作用 改变变送器的零点。 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 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。
特点
I I 0e H
（3-63）
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
图3-48 核辐射物位计示意图 1—辐射源；2—接受器
7
第四节 物位检测及仪表
举例
图3-42 正负迁移示意图
某差压变送器的测量范 围为0～5000Pa，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。
图3-43 正迁移示意图
8
第四节 物位检测及仪表
现代检测技术与传感器的发展
软测量技术的发展 现代传感器技术的发展
2
第四节 物位检测及仪表
一、概论
几个概念 液位 液位计 测量物位的两个目的 按其工作原理分为 直读式物位仪表 差压式物位仪表 料位 界位计
浮力式物位仪表
核辐射式物位仪表 光学式物位仪表
3
电磁式物位仪表
声波式物位仪表
第四节 物位检测及仪表
L2 Ki M 0
式中
K A1 L1 Ki A AM
17
第五节 温度检测及仪表
1—内电极；2—外电极
10
第四节 物位检测及仪表
2.液位的检测 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。
当液位为零时，仪表调整零点，其零点的 电容为
C0 2 0 L D ln d
当液位上升为H时，电容量变为 2H 2 0 L H C
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
二、差压式液位变送器
1.工作原理
图3-39 差压液位变送器 原理图
图3-40 压力表式液位计
4
第四节 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
p1 p Hg p2 p
因此
p p1 p2 Hg
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，如图3-40所示。
第四节 物位检测及仪表
五、称重式液罐计量仪
该计量仪既能将液位测得很准，又能反映出罐中真实的质量 储量。 称重仪根据天平原理设计。 杠杆平衡时 由于
p1 p2 A1L1 MgL2
p2 p1 Hg
L2 A1 L1 H KH M
（3-64）
代入（3-64）
（3-65） （3-66） （3-67）
5
第四节 物位检测及仪表
2.零点迁移问题 在使用差压变送器测量液位时，一般来说
p Hg
实际应用中，正、负室压力p1、p2分别为
p1 h12 g H1 g p0
p2 h2 2 g p0
图3-41 负迁移示意图
则
p1 p2 H1 g h12 g h2 2 g
12
第四节 物位检测及仪表
3.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。 左图所示为用金属电极棒插入容器来测 量料位的示意图。 电容量变化与料位升降的关系为
CX 2 0 H D ln d
化工仪表及自动化
第三章 检测仪表与传感器
内容提要
物位检测及仪表
概述 差压式液位变速器 电容式物位传感器 核辐射物位计 称重式液罐计量仪
温度检测及仪表
温度检测方法 热电偶温度计 热电阻温度计 电动温度变送器
1
内容提要
一体化温度变送器 智能式温度变送器 测温元件的安装
如果液罐是均匀截面
H
M 0 HA
M0 A
16
第四节 物位检测及仪表
将式（3-67）代入式（3-65），得
L2 K M0 A
（3-68）
如果液罐的横截面积A为常数，得
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
3.用法兰式差压变送器测量液位 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。 法兰式差压变送器 按其结构形式
单法兰式 双法兰式
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
图3-47 料位检测 1—金属电极棒；2—容器壁
13
第四节 物位检测及仪表
优点
电容物位ຫໍສະໝຸດ Baidu的传感部分结构简单、使用方便。
缺点
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 发生变化这种情况。
14
第四节 物位检测及仪表
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，具 体关系见式（3-63）。
电容量的变化为
C X C C0 2 0 H Ki H D ln d
11
第四节 物位检测及仪表
结论 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ε与空气介电系数ε0不等的原理进 行工作，（ε-ε0）值越大，仪表越灵敏。电容器两 极间的距离越小，仪表越灵敏。
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第四节 物位检测及仪表
三、电容式物位传感器
1.测量原理 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。 两圆筒间的电容量C
2L C D ln d
当 D 和 d 一定时，电容量 C 的大小与 极板的长度 L 和介质的介电常数ε的乘积 图3-45 电容器的组成 成比例。
p H1 g h2 h1 2 g
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第四节 物位检测及仪表
迁移弹簧的作用 改变变送器的零点。 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 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。
特点
I I 0e H
（3-63）
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。
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图3-48 核辐射物位计示意图 1—辐射源；2—接受器
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第四节 物位检测及仪表
举例
图3-42 正负迁移示意图
某差压变送器的测量范 围为0～5000Pa，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。
图3-43 正迁移示意图
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第四节 物位检测及仪表
现代检测技术与传感器的发展
软测量技术的发展 现代传感器技术的发展
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第四节 物位检测及仪表
一、概论
几个概念 液位 液位计 测量物位的两个目的 按其工作原理分为 直读式物位仪表 差压式物位仪表 料位 界位计
浮力式物位仪表
核辐射式物位仪表 光学式物位仪表
3
电磁式物位仪表
声波式物位仪表
第四节 物位检测及仪表
L2 Ki M 0
式中
K A1 L1 Ki A AM
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第五节 温度检测及仪表
1—内电极；2—外电极
10
第四节 物位检测及仪表
2.液位的检测 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。
当液位为零时，仪表调整零点，其零点的 电容为
C0 2 0 L D ln d
当液位上升为H时，电容量变为 2H 2 0 L H C
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
二、差压式液位变送器
1.工作原理
图3-39 差压液位变送器 原理图
图3-40 压力表式液位计
4
第四节 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
p1 p Hg p2 p
因此
p p1 p2 Hg
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，如图3-40所示。
第四节 物位检测及仪表
五、称重式液罐计量仪
该计量仪既能将液位测得很准，又能反映出罐中真实的质量 储量。 称重仪根据天平原理设计。 杠杆平衡时 由于
p1 p2 A1L1 MgL2
p2 p1 Hg
L2 A1 L1 H KH M
（3-64）
代入（3-64）
（3-65） （3-66） （3-67）
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第四节 物位检测及仪表
2.零点迁移问题 在使用差压变送器测量液位时，一般来说
p Hg
实际应用中，正、负室压力p1、p2分别为
p1 h12 g H1 g p0
p2 h2 2 g p0
图3-41 负迁移示意图
则
p1 p2 H1 g h12 g h2 2 g
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第四节 物位检测及仪表
3.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。 左图所示为用金属电极棒插入容器来测 量料位的示意图。 电容量变化与料位升降的关系为
CX 2 0 H D ln d
化工仪表及自动化
第三章 检测仪表与传感器
内容提要
物位检测及仪表
概述 差压式液位变速器 电容式物位传感器 核辐射物位计 称重式液罐计量仪
温度检测及仪表
温度检测方法 热电偶温度计 热电阻温度计 电动温度变送器
1
内容提要
一体化温度变送器 智能式温度变送器 测温元件的安装
如果液罐是均匀截面
H
M 0 HA
M0 A
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第四节 物位检测及仪表
将式（3-67）代入式（3-65），得
L2 K M0 A
（3-68）
如果液罐的横截面积A为常数，得
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
3.用法兰式差压变送器测量液位 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。 法兰式差压变送器 按其结构形式
单法兰式 双法兰式
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
图3-47 料位检测 1—金属电极棒；2—容器壁
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第四节 物位检测及仪表
优点
电容物位ຫໍສະໝຸດ Baidu的传感部分结构简单、使用方便。
缺点
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 发生变化这种情况。
14
第四节 物位检测及仪表
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，具 体关系见式（3-63）。