7第七章物位检测技术1PPT课件
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理学物位检测技术及仪表PPT课件
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图5-14
负迁移
对于图5-7所示的锅炉气包液位测量系统而言，当液位为零时，差压变送器 所感受到的差压为负的最大值（设为-B），而当液位最高时，则差压为零。而要 使测量系统实现如图5-11所示的特性曲线，就必须必须对差压变送器进行100% 的零点负向迁移，输入差压为-B时输出电流为4mA DC，而当输入差压为零时输 出为20mA DC，如图5-13中的c线所示。
基于连通器原理工作。
玻璃式液位计的选用问题：
① 就地液位指示宜选用玻璃板液位计，但测量深色、粘稠并与管壁有沾染作用 的介质时不宜使用；
② 对于温度低于80℃、压力小于0.4MPa、不易燃、无爆炸危险和无毒的洁净介 质，可选用带护罩的玻璃管液位计；
③ 玻璃板液位计的长度不宜大于1700mm，当测量范围大于1700mm时，可采用几 个液位计上下重叠安装。
5.1 概述
物位的定义
物位是指设备或容器中液体或固体物料的表面位置。物位可分为 液位、 料位和界面三种。
物位检测的意义及目的
⑴ 确定容器中的原料、产品或半成品的数量，以保证连续生产或进行经济 核算；
⑵ 了解物位是否在规定的范围之内，这对确保产品质量和产量，实现安全、 高效、正常生产具有重要意义。
物位检测仪表及其分类
若r2 >> r1且ε2 >> ε1，则上式可近似为
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C
2 2
ln r2
H
r1
电容式料位计
对于固体物料，如锅炉煤粉仓粉位的测量，其原理与上述液位测量原理类似， 但由于固体物料的摩擦力比较大，容易发生“滞留”现象，故一般是采用电极棒 （内电极）和容器壁组成的电容传感器来测量非导电性固体物料的料位，或者是 采用由套以绝缘套管的内电极和容器壁组成的电容传感器来测量导电性固体物料 的料位。
图5-14
负迁移
对于图5-7所示的锅炉气包液位测量系统而言，当液位为零时，差压变送器 所感受到的差压为负的最大值（设为-B），而当液位最高时，则差压为零。而要 使测量系统实现如图5-11所示的特性曲线，就必须必须对差压变送器进行100% 的零点负向迁移，输入差压为-B时输出电流为4mA DC，而当输入差压为零时输 出为20mA DC，如图5-13中的c线所示。
基于连通器原理工作。
玻璃式液位计的选用问题：
① 就地液位指示宜选用玻璃板液位计，但测量深色、粘稠并与管壁有沾染作用 的介质时不宜使用；
② 对于温度低于80℃、压力小于0.4MPa、不易燃、无爆炸危险和无毒的洁净介 质，可选用带护罩的玻璃管液位计；
③ 玻璃板液位计的长度不宜大于1700mm，当测量范围大于1700mm时，可采用几 个液位计上下重叠安装。
5.1 概述
物位的定义
物位是指设备或容器中液体或固体物料的表面位置。物位可分为 液位、 料位和界面三种。
物位检测的意义及目的
⑴ 确定容器中的原料、产品或半成品的数量，以保证连续生产或进行经济 核算；
⑵ 了解物位是否在规定的范围之内，这对确保产品质量和产量，实现安全、 高效、正常生产具有重要意义。
物位检测仪表及其分类
若r2 >> r1且ε2 >> ε1，则上式可近似为
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C
2 2
ln r2
H
r1
电容式料位计
对于固体物料，如锅炉煤粉仓粉位的测量，其原理与上述液位测量原理类似， 但由于固体物料的摩擦力比较大，容易发生“滞留”现象，故一般是采用电极棒 （内电极）和容器壁组成的电容传感器来测量非导电性固体物料的料位，或者是 采用由套以绝缘套管的内电极和容器壁组成的电容传感器来测量导电性固体物料 的料位。
物位检测及仪表PPT课件
• 注意事项：
– 确保反射波能回到探头； – 防止物料对声波的吸收（如
表面泡沫漂浮）。
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超声波传播距离为L，波 的传播速度为C， 传播时间为 ，则：
L是与液位有关的量
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7.光学式物位仪表
激光式液位检测仪由激光发射器、接收器 及测量控制电路组成。工作方式有反射式和遮 断式，在液位测量中两种方式都可使用，但一 般只用作定点检测控制，不易进行连续测量。
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
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例题分析
1.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位,如图所示。被测介质密度 ρ=900kg/m3 ,毛细管内工作介质密度ρ0=950kg/m3。变送器的安装尺寸为 h1=1m, h2=4m。求变送器的测量范围,并判断零点迁移方向,计算迁移量,当 法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时,问对测量有何影响?
否可以提高仪表的准确度和灵敏度?试举例说明之。
解：如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有： 0～10，16，25，60，100 （MPa） 精度等级均为0.5级。 输出信号范围为0～10mA。
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例题分析
由已知条件，最高压力为15MPa，若贮罐内的压力是比 较平稳的，取压力变送器的测量上限为
H (1 c )x
Ag
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3、差压式物位仪表
• 利用物料对某定点的静压力与物料深度或 堆积高度成正比的关系进行测量。
液体密闭容器
液体敞开容器
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固体称重仓
4、电磁式物位仪表
将物位的变化转换为电量的变化
分电阻式、电感式和电容式
– 确保反射波能回到探头； – 防止物料对声波的吸收（如
表面泡沫漂浮）。
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超声波传播距离为L，波 的传播速度为C， 传播时间为 ，则：
L是与液位有关的量
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7.光学式物位仪表
激光式液位检测仪由激光发射器、接收器 及测量控制电路组成。工作方式有反射式和遮 断式，在液位测量中两种方式都可使用，但一 般只用作定点检测控制，不易进行连续测量。
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
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例题分析
1.用一台双法兰式差压变送器测量某容器的液位,如图所示。被测介质密度 ρ=900kg/m3 ,毛细管内工作介质密度ρ0=950kg/m3。变送器的安装尺寸为 h1=1m, h2=4m。求变送器的测量范围,并判断零点迁移方向,计算迁移量,当 法兰式差压变送器的安装位置升高或降低时,问对测量有何影响?
否可以提高仪表的准确度和灵敏度?试举例说明之。
解：如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有： 0～10，16，25，60，100 （MPa） 精度等级均为0.5级。 输出信号范围为0～10mA。
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例题分析
由已知条件，最高压力为15MPa，若贮罐内的压力是比 较平稳的，取压力变送器的测量上限为
H (1 c )x
Ag
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3、差压式物位仪表
• 利用物料对某定点的静压力与物料深度或 堆积高度成正比的关系进行测量。
液体密闭容器
液体敞开容器
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固体称重仓
4、电磁式物位仪表
将物位的变化转换为电量的变化
分电阻式、电感式和电容式
物位测量PPT课件
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表3-5 物位仪表的分类和主要特征
19
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表3-5 物位仪表的分类和主要特征续
20
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第四节 物位检测及仪表
• 二、差压式液位变送器
1.工作原理
利用容器内的液位改变 时，由液柱产生的静 压也相应变化的原理 而工作的。
图3-37 差压液位变送器 原理图
4.2 常用物位检测仪表
• 即相当于在低压室增加了一个恒定的静压 • 由于它的存在，使得当 H =0 时， • △ p= -（ h2 - h1 ）p g • 此时变送器的输出必然小于 4mA ， • 当 H =Hmax 时，变送器的输出也达不到 20mA 。 • 为了使变送器输出与被测液位之间仍然保持无迁移情况的对应关系。就必须借助差压变送器的零点迁移功
9
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• （4）电磁式物位仪表 将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位变化时其电气参数如电阻、电容等
也将改变，通过检测这些电量的变化可知物位。 • （5）辐射式物位仪表
辐射式物位仪表是根据被测物质对放射线的吸收、散射等特性而设计制造的。 • （6）声波式物位仪表 • （7）光学式物位仪表
36
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第四节 物位检测及仪表
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3-42 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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表3-5 物位仪表的分类和主要特征
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表3-5 物位仪表的分类和主要特征续
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第四节 物位检测及仪表
• 二、差压式液位变送器
1.工作原理
利用容器内的液位改变 时，由液柱产生的静 压也相应变化的原理 而工作的。
图3-37 差压液位变送器 原理图
4.2 常用物位检测仪表
• 即相当于在低压室增加了一个恒定的静压 • 由于它的存在，使得当 H =0 时， • △ p= -（ h2 - h1 ）p g • 此时变送器的输出必然小于 4mA ， • 当 H =Hmax 时，变送器的输出也达不到 20mA 。 • 为了使变送器输出与被测液位之间仍然保持无迁移情况的对应关系。就必须借助差压变送器的零点迁移功
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• （4）电磁式物位仪表 将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位变化时其电气参数如电阻、电容等
也将改变，通过检测这些电量的变化可知物位。 • （5）辐射式物位仪表
辐射式物位仪表是根据被测物质对放射线的吸收、散射等特性而设计制造的。 • （6）声波式物位仪表 • （7）光学式物位仪表
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第四节 物位检测及仪表
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3-42 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
物位测量PPT课件
将一质量为m的浮筒悬挂在弹簧 上，弹簧的下端被固定，当测量桶内 无水时，浮筒的重力与弹簧力达到平 衡时，有：
mgCx0
当测量筒内有一定高度的液位H 时，浮筒受到液体的浮力上浮，
Hhx
根据力平衡：
mA g g h C (x 0 x)
物位检测及仪表
物位检测及仪表
mA g g h C (x 0 x)
• 所以可选择差压变送器量程为 40kPa
B ( h 2 h 1 )2 g ( 5 1 ) 9 5 9 .8 0 37 P
• 所 以 负 迁 移 量 为 37.240kPa ，即将差压变送 器的零点调为 37.240kPa。迁移后差变的测量范围为-37.24~2.76kPa。
（3）正迁移
▪ 恒浮力式检测的基本原理是通过测量漂浮于被测液 面上的浮子（也称浮标）随液面变化而产生的位移。
▪ 变浮力式检测是利用沉浸在被测液体中的浮筒（也 称沉筒）所受的浮力与液面位置的关系检测液位。
（一）恒浮力式物位检测
物位检测及仪表
恒浮力式物位检测包括浮子式、浮球 式和翻板式等各种方法。
1、浮子式液位计：是一种恒浮力式液位计。 （1）钢丝绳（或钢带）式浮子液位计
无论是压力检测法还是差压法，均要求零液位与检测 仪表在同一水平高度，否则会产生附加静压误差。
处理方法
对压力变送器进行零
点调整，使在只受附加静
压力时输出为“零”。
H
量程迁移
无迁移
量程 迁移
负迁移
h
正迁移
（1）无迁移
物位检测及仪表
保证正压室与零液位等高
P1gH
当H为零时，差压输出为零。
差压变送器的作用是将输入的差压信号转化为统一的 标准信号输出。
检测技术与仪表-7 物位检测
压室所受到的压力分别为
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
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
物位检测方法及仪表课件
ln D
ln D
d
d
液位测量
电容量的变化为
1—内电极；2—外电极； 3—绝缘套；4—流通小孔
CX
C C0
2 0 H
ln D
KiH
物位检测方11法及仪表 d
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。
示。
一般型号后面加“A”的为正 迁移；加“B”的为负迁移。
图3-4 3正迁移示意图
物位检测方法及仪表
零点迁移问题(小结)
ΔP=ρ1gH
ΔP=ρ1gH -ρ2g（h2-h1）
ΔP=ρ1gH +ρ1gh1
无迁移
负迁移
迁移量： ρ2g （ h2-h1 ）
零点迁移的目的：使H＝0时，变送器输出为Io= 4mA, H = Hmax时，变送器输出为Io = 20 mA
物位检测的作用 ①确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算； ②为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内； ③对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。
物位检测方法及仪表
工作原理不同:
直读式物位仪表：玻璃管液位计、玻璃板液位计等。
物 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
测量有何影响?
图4-15 法兰式差压变送器测液位
物位检测方法及仪表
解：当不考虑迁移量时,变送器的测量范围应根据液位的最 大变化范围来计算。 液位为3m时,其压差为
pmax Hg 3 900 9.81 26487 Pa
这里值得一提的是压力单位Pa用SI基本单位时就相 当于m-1·kg·s-2，即
物位检测课件
例1：污水处理厂进水泵房，潜水泵控制根据集水井液位控制。 例2：精馏塔塔底液位控制。
对物位进行测量、指示的仪表，称物位检测仪表。 对物位进行测量、指示的仪表，称物位检测仪表。
1、静电容液位指示计 、 2、超声波液位指示计 3、静电容液位开关 4、电缆浮球液位开关 5、浮球连续式液位指示计 6、连杆浮球液位开关 7、侧装式浮球液位开关 8、流动开关 9、压力式液位指示计 10、小型浮球液位开关 11、磁性浮子式液面计 12、光电液位开关
温度补偿 如果声波在被测介质中的传播速度主要 随温度而变，声速与温度的关系为已知，而 且假设声波所穿越的介质的温度处处相等， 则可以在超声换能器附近安装一个温度传感 器，根据已知的声速与温度之间的函数关系， 自动进行声速的补偿。
设置校正具 在被测介质中安装两组换能器探头，一组用作 测量探头，另一组用作构成速效校正用的探头。 A、固定校具： 校正的方法是将校正用的探头固定在校正具 （一般是金属圆同）的一端，校正具的另一端是一 块反射板（图3-41）。由于校正探头到反射板的距 离 L0 为已知的固定长度 ，测出声脉冲从校正探头 到反射板的往返时间 T0 ，则可得声波在介质中的传 播速度为：
三、声学式物位检测 声波是一种机械波，是机械振动在介质 中的传播过程，当震动频率在十余赫兹到万 余赫兹时可以引起人的听觉，称为声波；更 低频率的机械波称为次声波；20k赫兹以上的 机械波称为超声波，物位检测一般使用超声 波。
图3-37 声学式物位测量装置
图3-37
声学式物位测量装置
(1) 声波在介质中传播时会被吸收而衰减， 气体吸收最强而衰减最大，液体次之,固体吸 收最小而衰减最小。声波在介质中传播时衰 减的程度还与声波的频率有关，频率越高， 衰减也越大。因此超声波比其他声波在传播 时的衰减更明显。 (2) 声波传播时的方向性随声波的频率的升 高而变强，发射的声速也越尖锐，超声波可 近似为直线传播，具有很好的方向性。
对物位进行测量、指示的仪表，称物位检测仪表。 对物位进行测量、指示的仪表，称物位检测仪表。
1、静电容液位指示计 、 2、超声波液位指示计 3、静电容液位开关 4、电缆浮球液位开关 5、浮球连续式液位指示计 6、连杆浮球液位开关 7、侧装式浮球液位开关 8、流动开关 9、压力式液位指示计 10、小型浮球液位开关 11、磁性浮子式液面计 12、光电液位开关
温度补偿 如果声波在被测介质中的传播速度主要 随温度而变，声速与温度的关系为已知，而 且假设声波所穿越的介质的温度处处相等， 则可以在超声换能器附近安装一个温度传感 器，根据已知的声速与温度之间的函数关系， 自动进行声速的补偿。
设置校正具 在被测介质中安装两组换能器探头，一组用作 测量探头，另一组用作构成速效校正用的探头。 A、固定校具： 校正的方法是将校正用的探头固定在校正具 （一般是金属圆同）的一端，校正具的另一端是一 块反射板（图3-41）。由于校正探头到反射板的距 离 L0 为已知的固定长度 ，测出声脉冲从校正探头 到反射板的往返时间 T0 ，则可得声波在介质中的传 播速度为：
三、声学式物位检测 声波是一种机械波，是机械振动在介质 中的传播过程，当震动频率在十余赫兹到万 余赫兹时可以引起人的听觉，称为声波；更 低频率的机械波称为次声波；20k赫兹以上的 机械波称为超声波，物位检测一般使用超声 波。
图3-37 声学式物位测量装置
图3-37
声学式物位测量装置
(1) 声波在介质中传播时会被吸收而衰减， 气体吸收最强而衰减最大，液体次之,固体吸 收最小而衰减最小。声波在介质中传播时衰 减的程度还与声波的频率有关，频率越高， 衰减也越大。因此超声波比其他声波在传播 时的衰减更明显。 (2) 声波传播时的方向性随声波的频率的升 高而变强，发射的声速也越尖锐，超声波可 近似为直线传播，具有很好的方向性。
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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）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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（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。
•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。
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。
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
（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）。
（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。
（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
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
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。
安
cxWAH g
装
面
T
c——弹性刚度系数，N/m；
x——弹簧压缩位移，m；
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)
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
（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）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
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（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。
•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。
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。
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
（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）。
（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。
（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
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
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。
安
cxWAH g
装
面
T
c——弹性刚度系数，N/m；
x——弹簧压缩位移，m；
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)
检测技术
2007.9
整体概况
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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