7第七章物位检测技术1PPT课件
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•当浮子在近旁经过时，浮子上的磁铁就会迫使翻板转向，以致 液面下方的红色朝外，上方的白色朝外，观察起来和彩色柱效果 相同，每块翻板高约10ｍｍ。
•上下限报警功能，可在磁翻板或磁滚柱的不锈钢管旁附加舌簧 管，但应有自保持作用，磁浮子越限以后要保持报警状态直到液 位恢复正常为止。
（1）浮力式液位测量——恒浮力法液位测量
工作过程： 当液位H↑时: ➢浮子被浸没的体积↑Ｆ↑ ➢Ｗ－Ｆ＜Ｇ平衡关系破坏 ➢浮子上移被浸没的体积↓ ➢Ｆ↓重新平衡 ➢浮子停留在新的液位高度上； 反之亦然。 说明：因W和G为常数，故当浮子 停留在任何高度的液面上时，F 为常数，故称为恒浮力法。 本质：将浮子液位的变化转化为 机械位移的变化。
W A (H H x )g
cxWAH g
xHc(1A Agcg) xH此化式△K H反, 浮映H 筒出上当升液△面x之变
Ag 间的关系
目的：测出较小的Δx，得到较大的液位变化ΔH：
液位变化 力的变化 机械位移 位移传感器 电信号
例如：
浮力F
△X变化
位移量变化 电信号变化
7.1.2 恒浮力式液位测量 (1)浮球式液位计 (2)磁浮子式液位计
安
cxWAH g
装
面
T
c——弹性刚度系数，N/m；
x——弹簧压缩位移，m；Biblioteka Baidu
A——浮筒的截面积，m2；
H
H——浮筒被液体浸没的高度,m，
ρ——被测液体的密度，kg/m3;
g ——重力加速度，m./s2。
（2）浮力式液位测量——变浮力法液位测量 当液位变化时，浮筒被浸没的高度为 H+△H-△x
c(xx)
（2）浮力式液位测量——位式磁浮子液位变送器
限位 挡环
报警电路 位控电路
（2）磁浮子式液位计——磁翻板、磁滚柱
磁 翻 板 液 位 计（现场显示型）
•安装形式：自被测容器接出不锈钢管，管内有带磁铁的浮子， 管外设置一排轻而薄的翻板，每个翻板都有水平轴，可灵活转动。
•翻板颜色：一面涂红色，另一面涂白色，翻板上还附有小磁铁， 小磁铁彼此吸引，使翻板总保持红色朝外或白色朝外。
密度不能太大）。 ⑤量程有限（<６ｍ 运输和安装)。
（2）磁浮子式液位计——磁浮子舌簧管液位变送器
容 器 上 端
仪表安装方式
干簧管
一种磁敏开关。两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的 玻璃管里。只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起， 使电路导通。
指标： 开关寿命高达10亿次(好的) 接触阻抗：60mΩ
（2）磁浮子式液位计——磁浮子舌簧管液位变送器
不锈
绝缘板
钢管
舌簧管
非磁性
电阻
浮子
滑动 佛珠
永久 磁铁
吸合
（2）磁浮子式液位计——磁浮子舌簧管液位变送器
RAC或RAB
标准电流信号
If(R)g(H)
CB间加恒 定电压
A：滑线电阻的滑点
（2）磁浮子式液位计——磁浮子舌簧管液位变送器
特点 ①结构简单 ②管和浮子——非磁性材料（不锈钢、铝、铜、塑料）。 ③可靠性舌簧管的质量（两个舌簧管吸合） ④液位信号的连续性差（舌簧管尺寸所限，总数和排列
(1)浮球式液位计
(WF)l1G2l 容器体
积限制
式中：W—浮子所受的重力N F--浮子所受的浮力N
G—平衡重物的重力N
l1—转动轴到浮子中心的垂直距离m l2--转动轴到重物中心的垂直距离m
（1）浮球式液位计
测量方式：液位的上升以旋转 角度的方式检测、显示出来
特点
① 测量范围受到旋转角的限制 （小于35º）。
② 内浮式：适用于温度、黏度较 高、压力不太高。
③ 外浮式：不适用黏稠或易结晶、 易凝固的液体。
密闭性 不同
（1）浮球式液位计
测量方式：液位的上升以直线的方式检测 出来
（2）磁浮子式液位计——磁浮子舌簧管液位变送器
结构 容器中自上而下的插入下端封闭的不锈钢管1； 管内有条形绝缘板2； 板上有紧密排列的舌簧管3和电阻4； 外套一可上下滑动的佛珠型浮子5，内嵌环型永久磁铁 （N S）; 磁力线沿管内的舌簧管闭合。 处于浮子中央的舌簧管吸合导通。 测量AB或AC电阻，转换成标准电流信号，与液位相对 应； 或者在CB间加恒定电压，A端相等于滑线电阻的滑点， 得到电压与液位的对应信号。
③料位测量的工艺特点： • 物料自然堆积，表面不平；存在“挂臂”现 象； • 料内存在大大小小的空隙，影响储量计算， 受震动、压力、温度等影响。
④界位测量中工艺特点： • 界面位置不明显，存在浑浊的工作段，影响 测量的准确度。
对于以上三种状态的特殊需要，必须对检测 手段进行特殊设计。
7.1 浮力式液位测量
WFG
（1）浮力式液位测量——恒浮力法液位测量
（a）扁平形浮子适用于液体介质比较黏绸的场合灵敏度 相对较高。（b）扁圆柱形浮子适用于液体波动不很大的 场合。(c)高圆柱形浮子对液面变化灵敏度底，适用于测 量密度较小的介质。
（2）浮力式液位测量——变浮力法液位测量
当液位不变时，设浮筒浸没的高度 为H
检测技术
2007.9
整体概况
+ 概况1
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概况2
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概况3
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1 温度检测技术 2 压力检测技术 3 物位检测技术 4 流量检测技术
本章学习要点：
（一）浮力式液位测量 （二）静压式液位测量 （三）电容式液位测量 （四）超声波物位测量 （五）微波物位测量 （六）光纤式液位测量
（1）恒浮力法液位测量 （2）变浮力式液位测量
7.1.1 测量原理 基于浮力原理： 恒浮力法：利用漂浮于液面上的浮子升 降位移反映液位的变化 变浮力法：利用浮子浮力随液位浸没高 度而变化
（1）浮力式液位测量——恒浮力法液位测量
WFG
式中：W—浮子所受的重力 F--浮子所受的浮力 G—平衡重物的重力
重点
一般了解
①基本概念
•物位测量：液位、界位、料位 的测量统称为物位测量。
•物位计: 测量物位的仪表统称为物位计。
测量液位的仪表称为液位计 测量界位的仪表称为界位计 测量料位的仪表称为料位计
②液位测量的工艺特点： • 液面——静态时表面规则，物料进出时，会 有波浪，以及沸腾、 起泡现象； • 大型容器中：液体的各处温度、密度、黏度 等物理量不均匀现象。 • 容器中常会有高温高压，液体黏度很大，或 含有大量杂质悬浮物等。
•上下限报警功能，可在磁翻板或磁滚柱的不锈钢管旁附加舌簧 管，但应有自保持作用，磁浮子越限以后要保持报警状态直到液 位恢复正常为止。
（1）浮力式液位测量——恒浮力法液位测量
工作过程： 当液位H↑时: ➢浮子被浸没的体积↑Ｆ↑ ➢Ｗ－Ｆ＜Ｇ平衡关系破坏 ➢浮子上移被浸没的体积↓ ➢Ｆ↓重新平衡 ➢浮子停留在新的液位高度上； 反之亦然。 说明：因W和G为常数，故当浮子 停留在任何高度的液面上时，F 为常数，故称为恒浮力法。 本质：将浮子液位的变化转化为 机械位移的变化。
W A (H H x )g
cxWAH g
xHc(1A Agcg) xH此化式△K H反, 浮映H 筒出上当升液△面x之变
Ag 间的关系
目的：测出较小的Δx，得到较大的液位变化ΔH：
液位变化 力的变化 机械位移 位移传感器 电信号
例如：
浮力F
△X变化
位移量变化 电信号变化
7.1.2 恒浮力式液位测量 (1)浮球式液位计 (2)磁浮子式液位计
安
cxWAH g
装
面
T
c——弹性刚度系数，N/m；
x——弹簧压缩位移，m；Biblioteka Baidu
A——浮筒的截面积，m2；
H
H——浮筒被液体浸没的高度,m，
ρ——被测液体的密度，kg/m3;
g ——重力加速度，m./s2。
（2）浮力式液位测量——变浮力法液位测量 当液位变化时，浮筒被浸没的高度为 H+△H-△x
c(xx)
（2）浮力式液位测量——位式磁浮子液位变送器
限位 挡环
报警电路 位控电路
（2）磁浮子式液位计——磁翻板、磁滚柱
磁 翻 板 液 位 计（现场显示型）
•安装形式：自被测容器接出不锈钢管，管内有带磁铁的浮子， 管外设置一排轻而薄的翻板，每个翻板都有水平轴，可灵活转动。
•翻板颜色：一面涂红色，另一面涂白色，翻板上还附有小磁铁， 小磁铁彼此吸引，使翻板总保持红色朝外或白色朝外。
密度不能太大）。 ⑤量程有限（<６ｍ 运输和安装)。
（2）磁浮子式液位计——磁浮子舌簧管液位变送器
容 器 上 端
仪表安装方式
干簧管
一种磁敏开关。两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的 玻璃管里。只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起， 使电路导通。
指标： 开关寿命高达10亿次(好的) 接触阻抗：60mΩ
（2）磁浮子式液位计——磁浮子舌簧管液位变送器
不锈
绝缘板
钢管
舌簧管
非磁性
电阻
浮子
滑动 佛珠
永久 磁铁
吸合
（2）磁浮子式液位计——磁浮子舌簧管液位变送器
RAC或RAB
标准电流信号
If(R)g(H)
CB间加恒 定电压
A：滑线电阻的滑点
（2）磁浮子式液位计——磁浮子舌簧管液位变送器
特点 ①结构简单 ②管和浮子——非磁性材料（不锈钢、铝、铜、塑料）。 ③可靠性舌簧管的质量（两个舌簧管吸合） ④液位信号的连续性差（舌簧管尺寸所限，总数和排列
(1)浮球式液位计
(WF)l1G2l 容器体
积限制
式中：W—浮子所受的重力N F--浮子所受的浮力N
G—平衡重物的重力N
l1—转动轴到浮子中心的垂直距离m l2--转动轴到重物中心的垂直距离m
（1）浮球式液位计
测量方式：液位的上升以旋转 角度的方式检测、显示出来
特点
① 测量范围受到旋转角的限制 （小于35º）。
② 内浮式：适用于温度、黏度较 高、压力不太高。
③ 外浮式：不适用黏稠或易结晶、 易凝固的液体。
密闭性 不同
（1）浮球式液位计
测量方式：液位的上升以直线的方式检测 出来
（2）磁浮子式液位计——磁浮子舌簧管液位变送器
结构 容器中自上而下的插入下端封闭的不锈钢管1； 管内有条形绝缘板2； 板上有紧密排列的舌簧管3和电阻4； 外套一可上下滑动的佛珠型浮子5，内嵌环型永久磁铁 （N S）; 磁力线沿管内的舌簧管闭合。 处于浮子中央的舌簧管吸合导通。 测量AB或AC电阻，转换成标准电流信号，与液位相对 应； 或者在CB间加恒定电压，A端相等于滑线电阻的滑点， 得到电压与液位的对应信号。
③料位测量的工艺特点： • 物料自然堆积，表面不平；存在“挂臂”现 象； • 料内存在大大小小的空隙，影响储量计算， 受震动、压力、温度等影响。
④界位测量中工艺特点： • 界面位置不明显，存在浑浊的工作段，影响 测量的准确度。
对于以上三种状态的特殊需要，必须对检测 手段进行特殊设计。
7.1 浮力式液位测量
WFG
（1）浮力式液位测量——恒浮力法液位测量
（a）扁平形浮子适用于液体介质比较黏绸的场合灵敏度 相对较高。（b）扁圆柱形浮子适用于液体波动不很大的 场合。(c)高圆柱形浮子对液面变化灵敏度底，适用于测 量密度较小的介质。
（2）浮力式液位测量——变浮力法液位测量
当液位不变时，设浮筒浸没的高度 为H
检测技术
2007.9
整体概况
+ 概况1
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概况2
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概况3
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1 温度检测技术 2 压力检测技术 3 物位检测技术 4 流量检测技术
本章学习要点：
（一）浮力式液位测量 （二）静压式液位测量 （三）电容式液位测量 （四）超声波物位测量 （五）微波物位测量 （六）光纤式液位测量
（1）恒浮力法液位测量 （2）变浮力式液位测量
7.1.1 测量原理 基于浮力原理： 恒浮力法：利用漂浮于液面上的浮子升 降位移反映液位的变化 变浮力法：利用浮子浮力随液位浸没高 度而变化
（1）浮力式液位测量——恒浮力法液位测量
WFG
式中：W—浮子所受的重力 F--浮子所受的浮力 G—平衡重物的重力
重点
一般了解
①基本概念
•物位测量：液位、界位、料位 的测量统称为物位测量。
•物位计: 测量物位的仪表统称为物位计。
测量液位的仪表称为液位计 测量界位的仪表称为界位计 测量料位的仪表称为料位计
②液位测量的工艺特点： • 液面——静态时表面规则，物料进出时，会 有波浪，以及沸腾、 起泡现象； • 大型容器中：液体的各处温度、密度、黏度 等物理量不均匀现象。 • 容器中常会有高温高压，液体黏度很大，或 含有大量杂质悬浮物等。