物位检测技术.
工业过程参数检测技术
3.1 温度检测
自然界中几乎全部旳物理化学过程都与温度紧密 有关，所以温度是工农业生产、科学试验以及日 常生活中需要普遍进行测量和控制旳一种主要物 理量。
温度只能经过物体随温度变化旳某些特征来间接 测量，而用来量度物体温度数值旳标尺叫温标。 它要求了温度旳读数起点（零点）和测量温度旳 基本单位。目前国际上用得较多旳温标有华氏温 标、摄氏温标、热力学温标.
接触不良等会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀 性介质影响感温元件旳性能和寿命。
3.1 温度检测
措施: 接触式、非接触式。 非接触式测温
感温元件不与被测对象相接触，而是经过 辐射进行热互换，故可防止接触测温法旳缺陷， 具有较高旳测温上限。另外，非接触测温法热 惯性小，可达千分之一秒，故便于测量运动物 体旳温度和迅速变化旳温度，以及腐蚀、有毒 介质旳温度。 缺陷：测量精度低、测量距离和中间介质影响 成果
3.1 温度检测
部分辐射温度计旳光路系统如图所示，一般 由主镜和次镜一组发射系统来完毕焦距旳调整， 使成像集中在热敏元件表面。
而目镜系统主要用于对目旳旳瞄准、热敏元 件旳输出信号经过测量电路来完毕信号旳放大 和整流。测量电路涉及测量桥路、前置放大、 选频、移相放大以及相敏整流等部分。
3.1 温度检测
热电效应及基本定律：两种不同材料 旳金属丝两端牢固地接触在一起，构成 图所示旳闭合回路，当两个接触点(称为 结点)温度t和t0不相同步，回路中既产生 电势，并有电流流通，这种把热能转换 成电能旳现象称为热电效应。
3.1 温度检测
均质导体定律 由均质材料构成旳热电偶、热电动势旳 大小只与材料及结点温度有关。与热电 偶旳大小尺寸、形状及沿电极温度分布 无关。如材料不均匀、因为温度梯度旳 存在，将会有附加电动势产生。
物位检测的方法
物位检测的方法1. 引言物位检测是工业领域中常用的一种检测技术，用于测量容器或储存设备中物体的位置或高度。
物位检测的准确性和可靠性对于许多工业应用至关重要，例如仓储管理、流体控制、化工过程等。
本文将介绍物位检测的方法，并详细探讨其中的几种常见技术。
2. 物位检测方法概述物位检测可以分为接触式和非接触式两种方法。
接触式方法通过直接接触被测物体来测量其物位，而非接触式方法则通过无需接触物体的方式来实现物位检测。
下面将详细介绍几种常见的物位检测方法。
3. 接触式物位检测方法3.1 浮子式物位开关浮子式物位开关是一种简单而有效的接触式物位检测方法。
它通常由一个浮子和一个磁性球组成，浮子随着被测物位的变化而上下浮动，磁性球则会跟随浮子的运动。
当被测物位到达预定位置时，磁性球会吸附在设备壁上的磁感应开关上，从而触发开关信号，实现物位的检测。
3.2 振叉式物位开关振叉式物位开关是另一种常见的接触式物位检测方法。
它由一个安装在容器壁上的振叉和一个电子控制单元组成。
当被测物位低于振叉位置时，振叉会自由振动。
而当被测物位触碰到振叉时，振叉的振动会停止，电子控制单元会产生信号来指示物位到达设定高度。
4. 非接触式物位检测方法4.1 声波物位检测声波物位检测是一种常用的非接触式物位检测方法。
它利用声波的传播速度和反射原理来测量物位的高度。
通常，发射器会发射一束声波，声波在空气中传播并被物体反射回来，接收器接收到反射的声波信号后，根据声波的传播时间计算出物位的高度。
4.2 激光物位检测激光物位检测是一种高精度的非接触式物位检测方法。
它利用激光束的发射和接收原理来测量物位的高度。
一般情况下，激光束被发射器发出，并被物体反射回接收器。
通过测量激光束的传播时间和反射角度，可以计算出物位的高度。
5. 物位检测方法的优缺点比较下表总结了接触式和非接触式物位检测方法的优缺点：方法优点缺点简单、成本低对测量介质要求较高浮子式物位开关振叉式物位灵敏、可靠对介质的粘性和密度有限制开关声波物位检非接触、无需中断生产过程环境对声波传播的影响较大测高精度、可靠对介质的浑浊程度和颜色有限制激光物位检测6. 结论物位检测是工业应用中不可或缺的一项技术，它对于生产和管理过程的控制具有重要意义。
浅析物位检测在工业生产中的意义
（ ３ ）雷达液位计 。雷达液位计利用喇叭状波导管发射低功 率微波 （ 几十微瓦） ，遇到被测介面后 ，部分微波反射 回来 ，被 发射 、接收组合液位计系统接收 ，通过测量发射 、接收的时间 差来间接测量液位 。发射装置与被测介质表面的距离 同脉冲在
物 位 计
高
由
高
由
没 有
没 有
高
士
没有
没有
高
高
高
由
连续
连续
电容 式 物
位 计
仪 表 ，利用放射性同位素辐射 线射 入一定厚 度的介质 ，部分粒 子因克服阻力与动能消耗被吸收 ，另一部分粒 子则透过介质 ， 射线的投射强度随通过介质的厚度的增加而减弱。
感器已成为这一领域仪 表的发展趋 势；随着纳米技术 、生物工
程技术的发展 ，纳米技术 和生物技术在液位测量 中的应用也将
会１ ３ 益 增多。总的来 说 ，液位 计必将 向着微型化 、高精度 、适
用范围广 、低功耗 、智能化方向发展 。
参 考 文 献 【 １ 】厉 玉鸣． 化工仪表 及 自 动化 ． 化 学工 业 出版社 ［ ２ Ｊ张 惠荣． 热工仪表 及其 维护 ． 冶金工 业 出版社
越高 。为解决 生产 中的测 量问题 ，一方 面是采 用新的测 量原
理 ，开发新的液位检 测仪 表 ，扩 大检测 的手段 ，另一方面需朝 着实现微机化和智能化 的方向发展 随着计算机应用的普及， 直接输 出数字信号 的数字化液位传
强腐蚀 ，易结 晶，防堵塞 ，防冷冻及固体粉状 ，粒状物料 。 可测量强腐蚀型介质的液位 ，测量高温介质的液位 ，测量
传感与检测技术物位检测
随着微电子和纳米技术的发展，物位检测 设备的体积越来越小，便于安装和使用。
技术挑战与解决方案
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
精度和稳定性问题
由于物位检测环境的复 杂性和不确定性，高精 度和稳定性的检测技术 是当前面临的主要挑战 。解决方案包括采用新 型传感器材料、优化算 法和数据处理技术等。
无线通信干扰
03
传感与检测技术在物位检测中的 应用
工业生产中的物位检测
总结词：精确控制 总结词：提高效率 总结词：降低成本
详细描述：在工业生产中，物位检测是关键环节，通过 使用传感与检测技术，可以精确地检测和控制原材料、 半成品和成品的库存量，确保生产流程的顺利进行。
详细描述：通过实时监测物位，可以及时发现异常情况 ，如库存不足或溢出，从而快速响应，避免生产中断， 提高整体生产效率。
电容式检测
利用物位变化引起电容器极板间 介质变化，从而改变电容量，通 过测量电容量的变化来检测物位 。
非接触式物位检测
超声波检测
利用超声波在不同介质中传播速度的 差异，通过测量反射波的时间差或相 位差来检测物位。
雷达式检测
通过发射高频电磁波并接收反射回来 的信号，根据信号的相位差或时间差 来检测物位。
详细描述：通过物位检测技术，可以实现仓库的智能化 管理，自动记录货物的入库、出库和库存情况，提高仓 库的空间利用率和货物周转率。
详细描述：基于物位检测数据的分析，可以为物流企业 提供智能决策支持，如优化运输路径、预测市场需求等 ，帮助企业更好地应对市场变化。
农业领域的物位检测
总结词：精准农业
详细描述：在农业领域，物位检测技术用于精准农业管理，通过实时监测土壤湿 度、养分等参数，为农民提供科学合理的灌溉和施肥方案，提高农作物的产量和 质量。
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。
电容式物位计的工作原理
电容式物位计的工作原理
《电容式物位计的工作原理》
一、电容式物位计的基本原理
电容式物位计是根据电容之间变化的物理原理，结合微机、模拟电路和控制信号处理技术，综合利用液体和固体的复合介质来实现物料在库存（箱）内实时监测的物料管理设备。
它利用不同的液体中或导电材料的电容和接地部分空气的电容，再通过电路的变化来检测物料在箱中的位置，从而实现物料的定位检测和控制。
二、电容式物位计的工作原理
1、介质层：电容式物位计的工作原理是通过建立一个介质层，由液体或导电材料形成一个介质层，来检测物料在箱中的位置，介质层的电容会受到物料的影响变化而发生变化。
2、接地：电容式物位计要求介质层（液体或导电材料）与空气的电容差别是检测物料在箱中的位置的重要参数，而接地的作用就是让介质层和空气的电容之间有一定的差别，从而使检测出来的数据准确。
3、电子元件：电容式物位计还需要利用一些电子元件来实现检测和控制，电子元件的作用是接收介质层和空气的电容之间不同的变化，并把介质层变化的电容转化成数字信号，在电子设备上传送出去，以此来检测物料在箱中的位置。
三、电容式物位计注意事项
1.电容式物位计要求介质层（液体或导电材料）与空气的电容之
间要能够有效地隔离，否则检测出的数据将不准确；
2. 电容式物位计要求介质层（液体或导电材料）的电容值要能够有效的实现检测，否则检测出的数据也不准确；
3. 电容式物位计要求接地要有效，否则检测出的数据也不准确；
4. 电容式物位计要求电子元件要准确可靠，否则检测出的数据也不准确。
自动检测技术--物位测量(及课后答案)教材58页文档
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
自动检测技术--物位测量(及 课后答案) 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
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新型非侵入式超声物位检测方法研究
Ｖ １ ７Ｎ ． ２ ０ ） ｏ． ｏ９（ ０ ６ ３
其宏观表现相当于存在 的预测公式 ． 以聚 乙烯颗粒 为例 ． 系统考察 了料位 动物体损失了这部分能量 。 高度 与超 声 振 动能 量 的衰减 、 粒 物 理性 质 和 振 动 做 负 功 的阻尼 力 ． 即是 辐 射 阻尼Ｉ 颗 这 Ｉ 。 如 果 在 料仓 仓 壁 或 料 仓 内构件 上 施 加 了高 于 传递 介 质 的关 系 ． 利用 浙 江 大 学 联 合化 学 反 应 工 并
维普资讯
２０ 第 ３ ０６年 ７卷第 ９期
文章 编 号 ：０ ６ ４ ８ （０ ６ ０ — ０ ７ ０ １０ — １４ ２ ０ ）９ ０ ２ — ４
《浙 江 化 工 》
一２ ７一
刘诚 午 ，王靖岱 ，阳永荣 （ 浙江 大学化 学 工程 与 生物 工程 学 系，浙 江 杭 州 ３０２ ） １０７
中图分 类号 ： Ｂ ５ Ｔ ５９ 文献标 示码 ： Ａ
在石油化工生产过程 中 ， 存在着诸 多承载颗粒 高 频波 衰减 严 重 ， 导致 料 位计 甚 至无 法正 常工作 。 物料或液体的容器和反应器 ， 其料位和液位的实 时 射 线料 位 计 测量 比较 准 确 ． 是 由于 其使 用对 现 场 但 工作人员造成致命伤害的放射性 射线源 ， 对环境 要的作用。例如在气相法聚乙烯生产过程 中， 实时 极不友好 。 因此 ， 开发一种高灵敏度、 高可靠性和高
仪表包括钢带式料位计 、 电容式料位计 、 伺服式料 新 技 术之 一 ， 由于 超声 波 指 向性 强 ， 量 消耗 缓 慢 ， 能 位计 、 雷达 料位 计 、 压计 量 法 、 声 回波 料 位计 和 在 介 质 中传播 的距 离 较 远 ， 静 超 因而 超 声波 经 常用 于 距
化工装置操作中的关键监测指标与检测技术
化工装置操作中的关键监测指标与检测技术化工装置操作是一个复杂而关键的过程，需要准确监测各项指标以确保安全和高效运行。
本文将探讨化工装置操作中的关键监测指标以及相应的检测技术。
一、温度监测温度是化工装置操作中最基本的监测指标之一。
不同的反应过程和催化剂需要在特定的温度下进行，过高或过低的温度都可能导致反应的失败或产物质量的下降。
因此，准确监测和控制温度至关重要。
常用的温度监测技术包括热电偶和红外线测温。
热电偶是一种通过测量两个不同金属之间的温差来确定温度的传感器，它具有快速响应和较高的精度。
红外线测温则是利用物体发出的红外辐射来测量其表面温度，适用于无法直接接触的物体。
二、压力监测压力是化工装置操作中另一个重要的监测指标。
过高或过低的压力都可能导致设备的损坏或事故的发生。
因此，准确监测和控制压力是确保操作安全的关键。
常用的压力监测技术包括压力传感器和压力表。
压力传感器是一种将压力转换为电信号的设备，可以实时监测压力变化。
压力表则是一种机械式的压力测量工具，适用于一些简单的操作场景。
三、流量监测流量是化工装置操作中需要监测的另一个重要指标。
准确监测和控制流量可以保证反应物料的配比和产物的质量。
流量过大或过小都可能导致操作异常或产物质量下降。
常用的流量监测技术包括流量计和涡街流量计。
流量计是一种通过测量流体通过管道的速度或体积来确定流量的设备，适用于液体和气体的监测。
涡街流量计则是一种通过测量涡街频率来确定流量的设备，适用于液体和气体的监测。
四、物位监测物位是化工装置操作中需要监测的另一个关键指标。
准确监测和控制物位可以确保反应物料的供给和产物的收集。
物位过高或过低都可能导致操作异常或产物质量下降。
常用的物位监测技术包括浮子式物位计和雷达物位计。
浮子式物位计是一种通过测量浮子位置来确定物位的设备，适用于液体的监测。
雷达物位计则是一种通过测量电磁波在物料中的传播时间来确定物位的设备，适用于液体和固体的监测。
测量技术 物位检测
5、核辐射物位仪表：利用射线透过物料时 其强度随物质层的厚度而变化的原理。
6、声波式物位仪表：由于物位的变化引起 声阻抗的变化、声波的遮断和声波反射距离 的不同，测出这些变化就可测知物位。根据 工作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式 。
C 2 (2 1)H KH
ln(D d )
1
2
L H
当电容器的几何尺寸和介电
物位检测
第一节 物位检测的意义及主要类型
物位测量在工业生产中具有重要的地位。例如 蒸汽锅炉运行时，如果汽包水位过低，就会危及锅 炉的安全，造成严重事故。
一、物位的基本概念 液位：容器中液体介质的高低 料位：容器中固体物质的堆积高度 界面：两种密度不同液体介质的分界面的高度
测量液位的仪表叫液位计，测量料位 的仪表叫料位计，测量两种密度不同液体 介质的分界面的仪表叫界面计。
全、正常进行。
三、检测方法分类 物位传感器种类较多, 按其工作原理可分为下列
几种类型:
1、直读式物位仪表：根据流体的连通性原 理测量液位。如玻璃管液位计、玻璃板液位 计等。
2、差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积 对某定点产生压力的原理而工作。
3、浮力式物位仪表：利用浮子高度或浮力 随液位高度而变化的原理工作。
二、零点迁移问题 差压变送器安装位置条件不同存在着仪表零点迁
移问题。 1．无迁移 理想测量条件下，液位H=0时，变送器的输入压
差信号∆P=0，差压变送器的输出为零点信号4mA。 零点是对齐的：
H＝0时
p = Hg =0
I0=4mA 这种情况称为无迁移。
实际应用时，由于差压变送器安装位置的限制， 测量零点很难对齐，需要对变送器的零点进行迁移。
石油化工技术《项目四 物位检测：浮力式液位计》
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课程：化工DCS识用与操作
江苏高校品牌专业——石油化工技术
第七页，共八页。
内容总结
工作原理：通过漂浮于液面上的浮子或对浸没在液体中的浮筒，在液位发生变化时其浮力发生相应变化的原理。浮力式液位计分为浮子式和 浮筒式液位计两类。浮子式是一种恒浮力式液位计。浮动式液位计属于变浮力液位计，原理如右图所示。当液位发生变化时，浮筒产生的位移量 弹簧的位移变量与液位高度成正比。浮子或浮筒直接受浮力推动，比较直观、可靠，结构简单、维修方便等。江苏高校品牌专业——石油化工技 术
当液位发生变化时，浮筒产生的位移量弹 簧的位移变量与液位高度成正容易受到外界环境的影响；浮子或浮筒直 接受浮力推动，比较直观、可靠，结构简单、维修 方便等。 缺点：由于具有可动部件，故容易受摩擦而影响它的 灵敏度和增大误差，而且可动部件易被污垢、锈蚀卡 死而影响可靠性。另外，由于浮筒或浮子要垂直或横 伸于容器中，故所占空间较大。
第八页，共八页。
知识点：浮力式液位计
工作原理：通过漂浮于液面上的浮子或对浸没在液体中的浮筒， 在液位发生变化时其浮力发生相应变化的原理。
浮力式液位计分为浮子式和浮筒式液位计两类。
第一页，共八页。
1、浮子式液位计
浮子式是一种恒浮力式液位计。作为检测元件的浮子 漂浮在液面上，浮子随着液面的变化而上下移动，所 受到的浮力大小保持一定，检测浮子所在的位置可知 液面的上下。 浮子形状常见的有圆盘形、圆柱形和球形。
结构：圆柱形浮筒〔检测元件〕 弹簧〔下端固定〕 原理：当被测液面位置发生变化时， 浮筒被液体浸没体积不同，因而所受浮力 也发生了变化，通过测量浮力变化确定液 位变化量的大小。
第四页，共八页。
2、浮筒式液位计
检测技术与仪表-7 物位检测
p h12 g H1g p0
p h2 2 g p0
p p p H1g h12 g h2 2 g H1g B
由于要迁移的量为负值，因此称负迁移
检测技术及仪表
正迁移
设连接负压室与容器上部取压点的引压管中充 满气体，并忽略气体产生的静压力，则差压变 送器正、负压室所受的压力为
7.2 常用物位检测仪表
（2）浮力式物位检测仪表 ①浮子式液位计 浮子重锤液位计原理
检测技术及仪表
检测技术及仪表
浮子式液位计： 恒浮力法，检测元件：浮子
利用浮子以固定的浮力，上下移动来跟踪液位的变化。
如图，W：浮子，G：平衡重锤
F
浮子受到的浮力为F F＝W－G 为一定值
WGΒιβλιοθήκη 当液面上升时，F增大，G＞W－F，G下移， 至新的平衡点，G停止，来确定H。
对于敞口容器 pA 为大气压力，在容器底部或侧 面液位零点处引出压力信号，仪表指示的表压 力即反映相应的液柱静压
7.2 常用物位检测仪表
检测技术及仪表
（1）静压式液位检测仪表
①压力、差压式液位计
对于密闭容器，可用差压计测量液位，差压计 的正压侧与容器底部相连，负压侧与容器上部 的气空间相连。
浮子的位移是跟踪液位的变化，浮子处于平衡的任一位置时，其 浮力F恒定不变，（浮子浮出液面的高度不变）
浮子位置的检测方式：直接指示、信号远传
舌簧管式液位计
7.2 常用物位检测仪表
（2）浮力式物位检测仪表 ①浮子式液位计 舌簧管式液位计结构原理图
检测技术及仪表
7.2 常用物位检测仪表
（2）浮力式物位检测仪表 ①浮子式液位计 一种伺服平衡式浮子液位计
测绘技术中的建筑物定位与监测方法
测绘技术中的建筑物定位与监测方法在现代社会中，建筑物作为人们居住、工作和娱乐的重要场所，其定位和监测显得尤为重要。
测绘技术在建筑物的定位和监测中发挥了重要作用，通过高精度的数据采集和处理，可以准确测量建筑物的位置和变形情况，为安全、可靠的建筑提供支持。
一、建筑物定位方法1. GNSS定位技术全球导航卫星系统（GNSS）是一种利用卫星信号实现定位的技术，其中包括美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统以及欧洲的Galileo系统等。
通过接收多颗卫星的信号，测量卫星到接收器之间的距离，结合卫星的位置信息，可以确定接收器的位置坐标。
这种定位技术在建筑物定位中具有广泛的应用，可以实现高精度的定位结果。
2. 激光扫描技术激光扫描技术是一种通过激光束快速扫描物体表面，获取大量点云数据的方法。
通过对建筑物进行激光扫描，可以获取建筑物的三维点云数据，进而实现建筑物的定位。
该技术具有高精度、高效率的特点，可以在短时间内获取大量数据。
3. 区域定位技术区域定位技术是一种利用射频信号或者无线信号检测设备位置的技术。
在建筑物定位中，可以通过在建筑物内部设置基站或者信号发射器，利用接收设备接收信号并进行处理，从而确定建筑物内部设备的位置坐标。
这种方法一般用于室内定位，可以实现对建筑物内部各个设备的精确定位。
二、建筑物监测方法1. 建筑物位移监测建筑物位移监测是指对建筑物的位置变化进行监测和分析。
可以通过传感器等设备对建筑物的位移进行实时监测，将采集到的数据与事先设定的阈值进行比较，一旦超出阈值，则说明建筑物存在位移异常，需要及时处理。
这种方法可以有效防止建筑物因为位移而引发的安全事故，保障人员和财产的安全。
2. 建筑物结构监测建筑物结构监测是指对建筑物的结构承载能力进行实时监测和评估。
通过在建筑物结构中安装传感器等设备，可以实时采集建筑物结构的变化情况，从而判断建筑物结构的完整性和安全性。
这种方法可以及时发现建筑物结构的弱点和缺陷，为维护和修复提供科学依据。
第12讲 物位及厚度检测..
传感器与检测技术教程
固态源频率变化规律为 ：
f 0 df f2 f0 f0 f 0 2 F f 0 t dt T /2
式中 ：
T——调制波周期；
F——调制波频率；
f 0 ——固态源初始频率； f 2 ——本振频率； f 0 ——固态源在调制信号1/2周期内的频偏范围；
电容变化值与液体的高度成正比
18
4.3.2 电容式物位传感器
用来测量导电介质的单电
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极电容液位计
它只用一根电极作为电容
器的内电极，一般用紫铜 或不锈钢，外套聚四氟乙 烯塑料管或涂搪瓷作为绝 缘层，而导电液体和容器 壁构成电容器的外电极。
1-内电极；2-绝缘套
19
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超声波液位计按传声介质不同，可分为三种
气介式 液介式 固介式
按探头的工作方式可分为自发自收的单探头方式
和收发分开的双探头方式。相互组合可以得到六 种液位计的方案。
29
4.4.4 超声传感器测厚度
控制电路 发射电路
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换 能 器
扫 描 发生器
37
2. 微波液位计
2 PG t t Gr Pr ( ) 2 4 S 4d 2
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38
3. 调频连续波式物位计
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39
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通常只需将发射、接 收天线装在被测料仓（罐） 上方，即可对物位进行连 续测量。这种调频连续波 式微波物位计抗机械噪声、 电磁噪声能力强，在高温、 高压、高粘度情况下，可 连续、快速而准确地测出 目标物体的物位值。 调频连续波式微波物 位计工作原理如图所所示。 调频式微波液位计 原理示意图
雷达物位计的工作原理
雷达物位计的工作原理
雷达物位计是一种常用的物位测量设备，它通过使用雷达技术来测量物料或液体的高度。
其工作原理如下：
1. 发射器发射雷达波束：雷达物位计内部有一个发射器，它会发射一个短脉冲的雷达波束。
这个波束以及其它一些设备参数的设置将根据具体的应用和环境来确定。
2. 波束与物体相互作用：发射的雷达波束会遇到物料或液体表面，部分波束会被反射回来，而另一部分则会被吸收或传播到物料或液体的深处。
3. 检测反射波的时间：雷达物位计会根据波束发射和接收之间的时间差来确定物料或液体的高度。
当发射的波束与物体相互作用后，反射波回到雷达物位计的接收器上。
4. 计算物位高度：根据波束的发射和接收之间的时间差，雷达物位计可以计算出物料或液体与传感器之间的距离。
通常，物位计会使用传感器到物体表面的准确距离来计算最终的物位高度。
5. 显示或输出结果：最后，雷达物位计将物位高度的结果以数字、图形或模拟信号的形式显示或输出，以便操作员能够及时了解物料或液体的状态。
总的来说，雷达物位计的工作原理是利用雷达波束的发射和接
收以及计算时间差来测量物料或液体的高度。
这种原理使得雷达物位计在工业和环境领域中得到广泛应用。
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(2)安装形式 右图7-9为用来测量导 电介质的单电极电容液位 计，它只用一根电极作为 电容器的内电极，一般用 紫铜或不锈钢，外套聚四 氟乙烯塑料管或涂搪瓷作 为绝缘层，而导电液体和 容器壁构成电容器的外电 极。
1-内电极；2-绝缘套
右图7-10为用于 测量非导电介质的同 轴双层电极电容式液 位计。内电极和与之 绝缘的同轴金属套组 成电容的两极，外电 极上开有很多流通孔 使液体流入极板间。 图中： 1、2-内、外电极； 3-绝缘套； 4-流通孔。
1. 热电法
热电法采用热电 偶测量温度场，右图 7-11为热电偶测量高 温金属熔液液位原理 图。 图中:a-容器壁；b-凝 固金属 ；c-钢水；d热电偶。 图7-11热电偶测量高温 金属熔液液位原理图
3. 电容式液位计
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。 电容式液位计的结构形式很多，有平极板 式、同心圆柱式等等。
它的适用范围非常广泛，对介质本身性质 的要求不象其它方法那样严格，对导电介质和 非导电介质都能测量，此外还能测量有倾斜晃 动及高速运动的容器的液位。不仅可作液位控 制器。还能用于连续测量。
电学法按工作原理不同又可分为电阻式、 电感式和电容式。用电学法测量无摩擦件和可 动部件，信号转换、传送方便，便于远传，工 作可靠，且输出可转换为统一的电信号，与电 动单元组合仪表配合使甩，可方便地实现液位 的自动检测和自动控制。
1. 电阻式液位计
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 或下降到一定位置时引起电路的接通或断开， 引发报警器报警。电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。
(1)检测原理 在液位的连续测量中，多用同 心圆柱式电容器，如右图7-8所示。 同心圆柱式电容器的电容量：
式中： D、d——外电极内径和内电极外径 (m)； ε ——极板间介质介电常数(F/m)； L ——极板相互重叠的长度(m)。 液位变化引起等效介电常数变 化，从而使电容器的电容量变化， 这就是电容式液位计的检测原理。 图中：1-内电极；2-外电极 。
1. 钢带浮子式液位计
右图7-4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。
2. 浮筒式液位计
浮筒式液位计属于变 浮力液位计，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。 图中： 1-浮筒；2-弹簧； 3-差动变压器 。
右图7-6 为用于连续测 量的电阻式液 位计原理图。 图中： 1-电阻棒； 2-绝缘套； 3-测量电桥
该液位计的两根电极是由两根材料、 截面积相同的具有大电阻率的电阻棒组 成，电阻棒两端固定并与容器绝缘。整 个传感器电阻为
R 2 H h 2 H 2 h K 1 K 2 h A A A
7.1.5 热学法
在冶金行业中常遇到高温熔融金属 液位的测量。由于测量条件的特殊性， 目前除使用核幅射法外，还常用热学方 法进行检测。它利用了高温熔融液体本 身的特性，即在空气和高温液体的分界 面处温度场出现突变的特点，用测量温 度的方法间接获得高温金属熔液液位。 热学法按温度测量转换原理的不同，通 常又分为热电法和热磁感应法。
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。
7.1.2 压力法
压力法依据液体重量所产生的压力进行测 量。由于液体对容器底面产生的静压力与液位 高度成正比，因此通过测容器中液体的压力即 可测算出液位高度。 对常压开口容器，液位高度H与液体静压 力P之间有如下关系：
P H g
下面图7-2为用于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
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7-3示出差压式液位计测量 原理。
第7章 物位检测技术
7.1 液位检测方法 7.2 料位检测方法 7.3 相界面的检测
7.1 液位检测方法
液位检测总体上可分为直接检测和间接检 测两种方法，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，如压力法、浮力法、 电学法、热学法等。
7.1.1 直接测量法
7.1.3 浮力法
浮力法测液位是依据力平衡原理，通常借 助浮子一类的悬浮物，浮子做成空心刚体，使 它在平衡时能够浮于液面。当液位高度发生变 化时，浮子就会跟随液面上下移动。因此测出 浮子的位移就可知液位变化量。
浮子式液位计按浮子形状不同，可分为浮 子式、浮筒式等等；按机构不同可分为钢带式、 杠杆式等。
图7-5所示的液位计是用弹簧平衡浮 力，用差动变压器测量浮筒位移，平衡 时压缩弹簧的弹力与浮筒浮力及重力G平 衡。即 kx gAH G 液位高度变化与弹簧变形量成正比。 弹簧变形量可用多种方法测量，既可就 地指示，也可用变换器(如差动变压器)变 换成电信号进行远传控制。
7.1.4 电学法
该传感器的材料、结构与尺寸确定 后，K1、K2均为常数，电阻大小与液位 高度成正比。电阻的测量可用图中的电 桥电路完成。
2.电感式液位计
电感式液位计利用电磁感应现象，液位变 化引 位定点控制。
图7-7为电感式液位控制 器的原理图。传感器由不导 磁管子、导磁性浮子及线圈 组成。管子与被测容器相连 通，管子内的导磁性浮子浮 在液面上，当液面高度变化 时，浮子随着移动。线圈固 定在液位上下限控制点，当 浮子随液面移动到控制位置 时，引起线圈感应电势变化， 以此信号控制继电器动作， 可实现上、下液位的报警与 控制。图中：1、3-上下限线 圈； 2-浮子