7物位检测
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。
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。
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工业生产过程中的重要环节，常见的物位检测方法有浮球式物位计、压阻式物位计、超声波物位计和雷达物位计等。
下面将详细介绍这些物位检测方法及其优缺点。
1.浮球式物位计：通过浮球的浮沉来判断液位高低。
当液位上升时，浮球也随之上浮；当液位下降时，浮球也随之下沉。
利用浮球与导热系统相连，可以输出液位信号。
优点是结构简单、价格低廉、可靠性高；缺点是输出信号精度较低。
2.压阻式物位计：通过测量压阻的变化来判断物位高低。
物位计感应电极会与液位接触，电阻值随液位的改变而改变；通过测量电阻值的变化，可以获得液位信号。
优点是适用于多种液体、测量范围广；缺点是对液体介电常数要求较高。
3.超声波物位计：利用超声波的传播速度差来测量物位高低。
物位计发射超声波，当超声波遇到液体时，一部分声波被液体吸收，一部分声波被液体反射回来。
通过测量超声波的往返时间，可以计算出物位高度。
优点是测量范围广，无需直接接触液体；缺点是易受温度、压力等因素的影响。
4.雷达物位计：利用雷达波的反射来测量物位高低。
物位计发射雷达波，当雷达波遇到液体时，一部分波被液体吸收，一部分波被液体反射回来。
通过测量反射波的时间和强度，可以计算出物位高度。
优点是适用于多种液体，具有较高的测量精度；缺点是价格相对较高。
在实际应用中，物位计也根据其工作原理和适用范围的不同，分为电容式物位计、电阻式物位计、频率式物位计和微波式物位计等。
这些物位计具有各自的特点和应用场景。
总之，在工业生产过程中，物位检测是一项非常重要的技术，通过选择适合的物位检测方法和物位计，可以确保生产过程的安全和稳定。
根据具体需求，选择合适的物位检测方法和物位计对于提高生产效率、降低成本具有重要意义。
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
零点迁移的方法是，另加＋ ( h2- h1)2g 信号，抵
消－( h2- h1)2g的影响。使：H =0 时， Δp =0
迁移前 ∆p 迁移后 ∆p
0 20 I/mA
H 0 20 H
I/mA
4
∆p
4
∆p
这种迁移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。
这种迁移是向负方向迁移了一个固定压差值， 故称之为负迁移。
插入式法兰
平法兰
ρ
汽
ρ
ρ
液
冷
差压式物位检测例题
4、如图所示，通过双室平衡容器来测量锅炉汽包水位。已知P1＝ 3.82 MPa ,ρ汽＝19.7 kg/m3,ρ液＝800.4 kg/m3，ρ冷＝915.8 kg/m3， h1＝0.6 m ，h2=1.5 m，求差压变送器的量程及迁移量。 解：差压液位计的量程ΔP ΔP＝ h1（ρ液－ρ汽）g ＝0.6（800.4-19.7）×9.807 ＝4593.8 Pa 当液位最低时，差压液位计的正、负压室的受力为 P+＝P1+ h1ρ汽g+ h2ρ水g ＝3.82×106+0.6×19.6×9.807+ h2ρ水g＝3820115.3+ h2ρ水g P-＝P1+ h1ρ冷g+ h2ρ水g ＝3.82×106+0.6×915.8×9.807+ h2ρ水g ＝3825388.8+ h2ρ水g 于是迁移量P＝P+－P-＝-5273.5 Pa 因P+＜P-，故为负迁移。 仪表的测量范围为-5273.5～-679.7 Pa（-5273.5+4593.8）
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。
7.物位
4 20 >4(例：10.4mA)
正迁移
迁 移 前
0
Hmax
迁 移 后 负迁移 迁 移 前 迁 移 后
>20 4~20
0~Hmax (h0=
<△pmax
--ρ1g( h1-- h0)～ ρgHmax--ρ1g( h1-- h0)
<20
4~20
（2）液位测量的负迁移－介质有可凝结蒸汽或腐蚀性时
7.2常有物位检测仪表
7.2.1静压式液位计 1.测量原理－根据液体的液位与液柱高度产生的静压力成正比的原理。
图（a）为敞口容器，将压力计与容器底部相连，根据流体静力学原理，所测压 力与液位的关系为P=Hρ g ，H=P/ρ g 图(b)为密闭容器，差压液位传感器的高压侧与容器底部的取压管相连，低压侧 与液面上方容器的顶部相连。差压传感器高、低压侧所感受的压力分别为 P高=P气+Hρ g ， P低= P气，压差为Δ P= P高- P低= Hρ g ，H=Δ P/ρ g 综上所述，利用静压原理测液位，就是把液位测量转化为压力或差压测量，所以 各种压力或差压式测量传感器都可以用来测量液位。
C0
2 1 2 H ln R
r
C 0 C
电容式物位计可以测量液位、料位和界位
1—内电极；2—外电极
2.液位的检测
对非导电介质的液位测量：
当液位为零时，其电容为 。 ε0为空气介电常数
当液位上升为H时，电容量变为
ε为液体介电常数，电容量的变化为
1—内电极；2—外电极； 3—绝缘套；4—流通小孔
1-浮筒，2-弹簧，3-差动变压器
7.2.3其它物位计
7.2.3.1电容式物位计 1.测量原理－利用敏感元件直接把物位变化转换为电容量变化 组成－敏感元件＋电容检测电路 圆筒形电容器构成－两个长度为L，半径为R和r圆筒形金属导体组 成； 2L 当两圆筒间充以介电常数为ε的介质时，则电容量为： C0
物位检测工作原理和方法
物位检测工作原理和方法物位检测是指通过一定的原理和方法，准确测量和确定容器、槽、管道等储存装置中物料的高度或液位，以监控和控制物料的运输、存储和生产过程。
它在工业生产和过程控制中起到了至关重要的作用。
本文将介绍物位检测的工作原理和常用方法。
一、物位检测的工作原理物位检测的工作原理主要包括以下几种：1. 压力原理：此原理适用于液体或气体的物位检测。
通过测量容器底部或其他位置的压力变化来判断物料的高度。
当物料的高度增加时，底部的压力也会相应增加。
基于这个原理，常见的物位检测方法包括差压法、浮子法和静压法。
2. 音频原理：此原理适用于散装物料的物位检测。
通过发送超声波或雷达信号，并测量信号的反射时间来计算物料的高度。
超声波或雷达信号在物料与容器间反射，其往返时间与物料的高度成正比。
这种物位检测方法在实时性和准确性方面具有优势。
3. 电容原理：此原理适用于液体和散装物料的物位检测。
利用物料和容器之间的电容变化来测量物料的高度。
当物料的高度增加时，其与容器壁之间的电容值也会相应增加。
4. 微波原理：此原理适用于液体和散装物料的物位检测。
通过发射微波信号，测量其传播时间和相位变化，从而确定物料的高度。
微波信号在物料和容器之间传播，并被物料吸收、反射或透射。
根据信号的变化，可以准确测量物位。
二、物位检测的常用方法根据不同的工作原理，物位检测的常用方法主要有以下几种：1. 差压法：通过测量容器底部与顶部或容器内外的压力差，来确定物料的物位。
差压法适用于液体和气体的物位检测。
它的优点是测量范围广，且不受物料性质的影响。
2. 浮子法：利用浮子的上浮或下沉来判断物料的高度。
浮子通常与指示器相连，通过浮子的运动来显示物料的物位。
浮子法适用于液体的物位检测，特别是在恶劣的工作环境下，如高温、高压等。
3. 静压法：通过测量容器底部的静水压力，来判断和计算物料的高度。
静压法适用于液体的物位检测，其优点是测量范围广，且不受物料性质的影响。
物位检测仪工作原理
物位检测仪工作原理
物位检测仪是利用超声波在固体和液体中的传播速度不同的特性，对不同物位的超声波信号进行测量和传输，从而实现对各种不同物位的连续监测。
超声波在固体和液体中传播速度不同，即超声波在固体和液体中的传播速度不同，根据这一特性可以通过测量超声波在固体和液体中的传播速度来测量物位。
声波在固体和液体中传播的速度不同，主要是因为固体和液体中质子波速不一样。
声波波速与其声速成正比，声波在固体和液体中传播时，声波波速与介质的密度、粘度、温度、压力等因素有关。
通过测量声波波速可以得到被测物体的体积，通过体积就可以知道被测物体的物位。
超声波物位检测仪由三部分组成：传感器、控制器和仪表。
传感器是超声波物位检测仪的核心部分。
传感器由高频振荡电路产生低频振荡信号，通过功率放大电路放大后送到输出电路。
输出电路将输出信号进行放大、滤波处理后，以4-20mA或0-10V形式输出。
传感器内部带有一个放大电路，它能将超声波在被测物体中传播时产生的能量转化为电信号。
—— 1 —1 —。
物位检测
四．量程迁移：
为了使变送器的 输出不受固定压 差的影响，采用 零点迁移法，进 行负迁移，迁移 量为Pg。
• 例如：已知 h1 1.0m ，
3 1 1200 kg / m3 ， 2 950kg / m，
h2 5.0m ， Lm 0 3.0m，
四．量程迁移：
液位高度变化形成的 差压值为：
一．恒浮力式液位检测： 基本原理：浮于液面上的浮 子随着液位上升或下降， 根据浮子的位置实现液位 的检测。 例如：浮球式水位控制器：
上限 水银 开关 调整箱 组件
磁钢
下限 水银 开关 非导 磁管
连杆
浮球 浮筒
二．变浮力式液位检测（浮筒式液位计）
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：
2、超声波的应用 超声探伤所用的频率一般在0.5-10MHz之间，对钢等金属材料 的检验，常用的频率为1-5MHz。 (1)超声波方向性好：超声波是频率很高、波长很短的机械波， 在无损探伤中使用的波长为毫米数量级。超声波像光波一样具 有良好的方向性，可以定向发射。 (2)越声波能量高：超声波探伤频率远高于声波，而能量(声强) 与频率平方成正比。
主要分类
静压式物位检测
浮力式液位检测
电气式物位检测
声学式物位检理
若液位的高度位h，则液 体底部的压力为：
P B gh
p P B gh p h g
h
所以测得表压力p即可求得液位高度h。
二．压力式液位计 （开口容器的液位测量） 1．用压力表测量液位：
(3)能在界面上产生反射、折射和波型转换；在超声波探伤中。
(4)超声波穿透能力强：超声波传播能量损失小，传播距离大， 穿透能力强。
仪器仪表基础知识-第五章物位的检测
仪器仪表基础知识
2、浮力式液位计
工作原理：基于液体浮力原理而工作的。 优点：不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。
仪器仪表基础知识
5、雷达液位计 、
它是基于发 射波与反射波 之间的频率差 原理工作的。 原理工作的。
仪器仪表基础知识
6、超声波物位计
应用回声测距法 的原理制成的一种物 位仪表。声波从发射 位仪表。 至接收到反射回波的 时间间隔与物位高度 成正比。 成正比。
ct h= 2
仪器仪表基础知识
超声波物位计的特点及其分类
仪器仪表基础知识
法兰式压力变送器的应用
法兰式差压变送器适宜于测量腐蚀性 结晶性 腐蚀性、结晶性 腐蚀性 结晶性、 粘稠性和含有悬浮物 含有悬浮物的液体的液位和界位测量。 粘稠性 含有悬浮物 法兰式差压变送器缺点 缺点：比普通的差压变送器贵 缺点 贵 ，而且有的毛细管内的充灌液 充灌液很容易渗漏掉。反应比 充灌液 普通的差压变送器迟缓 迟缓，特别是天冷的时候，仪表的 迟缓 灵敏度更低。法兰式液位计的测量范围还受毛细管长 度的限制。因此，使用哪一种液位计进行测量，要视 具体的情况而定。
仪器仪表基础知识
仪器仪表基础知识
3.翻板式液位计 翻板式液位计
翻板由极薄的导 磁金属制成，每片宽 10mm，垂直排列， 并各自能绕框架上的 小轴旋转。翻板的一 面涂有红漆，另一面 涂银灰漆。
仪器仪表基础知识
4 静压式液位计
静压式液位计是根据液 液 柱静压与液柱高度 液柱高度成正比的 柱静压 液柱高度 原理来实现的。如图所示， 根据流体静力学 流体静力学原理可得A、 流体静力学 B两点之间的压力差为 ∆p＝pB－pA＝ρgH
物位检测讲义
３ 、界位指相界面位置。容器中两种互不相 溶的液体，因其重度不同而形成分界面，为 液-液相界面；容器中互不相溶的液体和固 体之间的分界面，为液-固相界面。液-液、 液-固相界面的位置简称界位。 －物位是液位、料位、界位的总称。对物位 进行测量、指示和控制的仪表，称物位检测 仪表。
２ 物位检测分类
图2.12
2.4.3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。
为了使仪表的输出能正确反映出液位的数值，也就 是使液位的零值与满量程能与变送器输出的上、下 限值相对应，必须设法抵消固定压差 (h2 一 h1)ρ2g 的作用，使得当 H ＝ 0 时，变送器的输出仍然回到 4mA ，而当 H ＝ Hmax 时，、变送器的输出能为 20mA。采用零点迁移的办法就能够达到此目的， 即调节仪表上的迁移弹簧，以抵消固定压差 (h2 一 h1)ρ2g的作用。这里迁移弹簧的作用，其实质是改 变变送器的零点。迁移和调零都是使变送器输出的 起始位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。
P H g
式(2.1)
下面图2.2为用于测量开口容器液位高度的三种压 力式液位计。
图2.2 (a) 压力表式液位计 (b)法兰式液位变送器 (c)吹气式液位计
2.2.1差压式液位变送器 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2.3示出差压式液位计测量原理。
物位检测
物位检测物位是指容器（开口或密闭）中液体介质液面的高低（称为液位）两种固体介质的分界面的高低（称为界面）和固体块、散粒状的物质的堆积高度（称为料位）。
用来检测液位的仪表称液位计，检测分界面的仪表称界面针，检测固体料位的仪表称料位计，它们统称为物位计。
物位检测在现代工业生产过程中具有重要地位。
通过物位检测可以确定容器中被测介质的储存量，以保证生产过程物料平衡。
例如：火力发电厂锅粮汽包水位，若水位过高，将造成蒸汽带水，它不仅会加重管道和汽轮机积垢，降低压力和效率，而且严重时高速水滴会打坏汽轮机叶片，造成严重事故。
水位过低对水循环不利，有可能使水冷壁管局部过热甚至爆炸。
因此，必须对汽包水位进行准确的检测，并把它们控制在一定的范围之内，还有高加水位……物位检测的主要分类和方法在工业生产中，物位的检测对象有液位，也有料位等。
有几十米高的大容器，也有几毫米的微型容器，介质的物性更是千差万别。
（水、油、重油、粉煤、煤块等）因此物位检测方法很多，以适应各种不同的检测要求。
常见的也是最直观的物位检测是直读式方法：云母水位计、玻璃管水位计（更能作现场指示….），除此之外，目前常用的物位检测方法可分为下列几种：静压工物位检测、根据流体静力学原理、静止介质内的某一点的静压力与介质上方自由空间压力之差与该点上方的介质高度成正比。
因此可利用差压来检测液位，这种方法一般应用在液位的检测。
水静利力学的基本方法：P=P0+Rh=P0+PgH(开口容器P0=大气压)浮力式物位检测，利用漂浮于液面上浮子随液面变化位或者部分浸没于液体中物质的浮力随液位而变化来检查液位。
电气式物位检测：把敏感元件做成一定开头的电极，置于被测介质中，则电极之间的电气参数，如电阴，电容等。
随物位的变化而变化，这种方法即可以用于液位检测，也可以用于料位检测。
声学式物位检测：利用超声波在介质中的浮播速度不同相界面之间的反射特性来检测物位，液位和料位的检测都可以用此方法。
物位检测的方法
物位检测的方法一、引言物位检测是指检测物料在容器中的高度或数量，是工业自动化生产中不可缺少的一环。
本文将介绍物位检测的常用方法，包括接触式和非接触式两种。
二、接触式物位检测方法1. 浮球式物位开关浮球式物位开关是一种常用的接触式物位检测方法。
它通过一个浮球来控制开关的状态，当液位上升时，浮球随之上升，当液位下降时，浮球也随之下降。
当液位达到设定高度时，浮球会推动开关闭合或断开。
2. 振叉物位开关振叉物位开关是一种基于机械振动原理的接触式物位检测方法。
它通过一个振荡器和两个叉子组成，在正常情况下，两个叉子间隔一定距离，并保持振荡状态。
当有物料进入容器并堆积到叉子上方时，振荡器会停止振荡并发出信号。
3. 电容式物位传感器电容式物位传感器是一种基于电容原理的接触式物位检测方法。
它通过将传感器放置在容器内部，当物料接触到传感器时，会改变传感器的电容值，从而检测物位高度。
三、非接触式物位检测方法1. 激光雷达物位检测激光雷达物位检测是一种基于激光原理的非接触式物位检测方法。
它通过向容器内部发射激光束并接收反射回来的信号来确定物料的高度。
该方法可以应用于各种不同类型的容器，具有高精度和高可靠性。
2. 超声波物位检测超声波物位检测是一种基于超声波原理的非接触式物位检测方法。
它通过向容器内部发射超声波并接收反射回来的信号来确定物料的高度。
该方法适用于各种不同类型的液体和固体，并具有较高的可靠性。
3. 微波雷达物位检测微波雷达物位检测是一种基于微波原理的非接触式物位检测方法。
它通过向容器内部发射微波并接收反射回来的信号来确定物料的高度。
该方法适用于各种不同类型的液体和固体，并具有较高的可靠性和精度。
四、总结物位检测是工业自动化生产中不可缺少的一环，本文介绍了接触式和非接触式两种常用的物位检测方法。
其中，接触式物位检测方法包括浮球式物位开关、振叉物位开关和电容式物位传感器；非接触式物位检测方法包括激光雷达物位检测、超声波物位检测和微波雷达物位检测。
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面临的对象不同，检测条件和检测环境也不相同，因而检测方法很多。
归纳起来大致有以下几种方法。
1、直读式。
这种方法最简单也最常见。
在生产现场经常可以发现在设备容器上开一个窗口或接旁通玻璃管液位计，用于直接观察液位的高低。
该方法准确可靠，但只能就地显示，容器压力不能太高。
2、静压式。
根据流体静力学原理，静止介质内某一点的静压力与介质上方自由空间压力之差同该点上方的介质高度成正比。
因此可通过压差来测量液体的液位高度。
基于这种方法的液位计有差压式、吹气式等。
3、浮子式。
该方法指利用浮子高度随液位变化而变化，或液体对沉浸于液体中的沉筒的浮子随液位高度而变化的原理而工作。
前者称恒浮力法，后者称变浮力法。
基于这种方法的液位计有浮子式、浮筒式、磁翻转式等。
4、机械接触式。
该方法指通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实现物位的测量。
主要有重锤式、音叉式、旋翼式等。
5、电气式。
该方法指将敏感元件置于被测介质中，当物位变化时，其电气性质如电阻、电容、磁场等会相应变化。
这种方法既适用于测量液位，又适用于测量料位。
主要有电接点式、磁致伸缩式、电容式、射频导纳等。
6、声学式。
该方法指利用超声波在介质中的传播速度及在不同相界面之间的反射特性来检测物位，可以检测液位和料位。
7、射线式。
放射线同位素所放出的射线穿过被测介质时会被介质吸收而减弱，吸收程度与物位有关。
8、光学式。
该方法指利用物位对光波的遮断和反射原理工作，光源有激光等。
9、微波式。
利用高频脉冲电磁波反射原理进行测量，相应地有雷达液位计、雷达物位计等。
在物位检测中，有时需要对物位进行连续测量，时刻关注物位的变化；而有时仅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，常用来监视、报警及输出控制信号。
物位开关有浮球式、电学式、超声波式、射线式、振动式等，其工作原理与相应的物位计工作原理相同。
物位检测仪表自动化仪表知识介绍
随着市场的不断发展，越来越多的企业将进入物位检测仪表和自动 化仪表领域，市场竞争将越来越激烈。
品牌影响力成为竞争关键
品牌影响力、技术创新能力和产品质量将成为企业在市场竞争中的 关键因素。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
浮力式物位计
电容式物位计
利用浮力原理，通过测量浮子高度或重量 变化来检测物料位置。
利用电容器原理，通过测量物料对电容器 极板间电场的影响来计算物料位置。
物位检测仪表的应用场景
石油化工
食品制药
环保水处理
用于检测油罐、反应器、 储罐等设备中的液位高
度。用于检测原料、半成品、源自成品等物料的位置或高度。用于检测污水、废水、 饮用水等的水位高度。
物位检测仪表自动化仪表知识介绍
目 录
• 物位检测仪表基础知识 • 自动化仪表基础知识 • 物位检测仪表与自动化仪表的联系与区别 • 物位检测仪表与自动化仪表的发展趋势
01 物位检测仪表基础知识
物位检测仪表的定义与分类
定义
物位检测仪表是一种用于检测固 体、液体或气体物料位置或高度 的自动化仪表。
区别
功能侧重
物位检测仪表主要负责对物位的实时检测，如液位、料位 等，而自动化仪表更侧重于对温度、压力、流量等工艺参 数的自动调节和控制。
系统结构
物位检测仪表通常为独立的系统，只负责某一具体的检测 任务，而自动化仪表则通常集成于更复杂的自动化系统中 ，与其他设备协同工作。
数据处理方式
物位检测仪表通常只对数据进行简单的阈值判断或趋势分 析，而自动化仪表则需要进行更复杂的计算和控制策略。
03 物位检测仪表与自动化仪 表的联系与区别
联系
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
I I 0e
H
I 0、I 分别为射线穿透介质前后辐射强度
为介质对射线的吸收系数；H 为介质厚度
当射线源与被测介质确定后，利用物位高度 不同而改变射线吸收厚度的原理，测量射线
辐射强度的变化即可测得物位。
核辐射式物位计
核辐射式物位计主要由射线源及其防护容器、射线检测器 及电子转换、指示电路组成。 射线源多选用穿透能力较强的γ射线源，通常选用钴
1 H ct 2
其中：c为超声波介质传播速度 t为测量时间 H为测量距离即液位 特点：超声波在介质中传播速度易受温度、成份影响，需进行补偿 超声波物位计构成形式多样，安装维修方便，可实现非接触测量，能用于有毒、高 粘度及密封容器物位测量，环境适应性强，应用广泛。
核辐射式物位计
核辐射式物位计是利用核辐射线在穿透物质时将被衰减 的现象来确定物位。射线射入一定厚度的介质时，其强 度随所通过介质厚度的增加呈指数规律衰减，有如下关 系：
V p H 1 g (h2 h1 )2 g
被测液体
仪表零点负迁移
H 0时， p (h2 h1 ) 2 g
引压液体
吹气式液位计
将一根吹气管插入至被测液体最低位，
使吹气管通入一定的气体，使吹气管
中的压力与管口处液柱静压力相等。 用压力计测量吹气管上端压力，就可 测得液位。 特点：可将压力检测点移至顶部，其 使用和维修均很方便。很适合于地下 储罐、深井等场合。 精度影响：取决于测压仪表的精度， 以及液体的温度对其密度的影响。 （前两种液位计亦如此）
研究：液面上升（下降）△H→浮筒上升（下降）△x 磁芯
固定托板
7.2.2 浮力式物位检测仪表
原理分析：
液面变化△H→浮筒位移△x 起始位置
cx0 mg AH g
cx0 mg AH g
c为弹性系数，A为浮筒截面积
c( x0 x) mg A( H H x) g
F
D2
g h
△F 需克服摩擦力，注意改善液位计灵敏度
7.2.2 浮力式物位检测仪表
舌簧管式液位计结构原理图 环形磁铁使浮子中央舌簧管导通，测电阻知液位。
浮子
固定导管
俯视图 特点：结构简单、采用两个舌簧管可提高可靠性。但连续性差、量程不能太大
张力传感器
7.2.2 浮力式物位检测仪表
7.2.3 其他物位测量仪表
电容式物位计 原理：圆筒形电容器的电容值随 物位而变化，其检查元件是两 个同轴圆筒电极组成的电容器。 2 1 L C0 ln( D / d ) 当圆筒形电极的一部分被物料 侵没时，两个电极之间的介电 常数随物位的变化而变化。
原有 介质
L
C C C0
1——容器 2——差压计 3——液位零面 4——法兰 5——毛细管
原理：仪表是用法兰直接与容 器上的法兰相连，金属感压膜 盒安装在法兰中，与测量室间 用充满硅油的带保护套的毛细 管相连。在这个密闭系统中充 满硅油用以传递压力。 金属感应膜 注意：差压读数要修正
内含充满硅油 毛细管
压力、差压式液位计
伺服平衡式浮子液位计
初始状态：传动轴力矩平衡
步进电机 鼓轮
浮子由钢丝绳牵引，钢丝张力 平衡浮子重力与浮力影响。
液面变化瞬间引 起浮力变化 鼓轮的旋转量即步 进电机的驱动步数 反映液位的变化量
钢丝绳张力 发生变化
传动轴转矩 改变
张力传感器 输出变化
浮子移动至浮力 恢复原值
步进电 机转动
输出偏 差信号
核辐射式物位检测原理（动画）
物位开关
进行定点测量，用于检测物位
是否达到预定高度（位置）， 并发出相应的开关量信号。 针对不同的被测对象，物位开 关有多种型式，可以测量液位、 料位、固-液分界面、液-液分 界面，以及判断物料的有无等。
（Co60）或铯（Cs137）。
射线检测器将射线强度转换为电信号输出。电子电路接收 检测器输出的脉冲信号，进行转换处理后输出与被测物位 相应的标准信号。 主要检测方式有固定安装式和随动式两种，射线源和射线
检测器不通布置，构成不同的测量方式。
核辐射式物位计测量方式
自动跟踪方式 通过电机带动射线源和接收器沿导轨随物 位变化而升降，实现自动跟踪物位。
可动部件，安装方便，工作
可靠。 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。
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。
压力、差压式液位计
压力信号的引出方式：法兰式 适用于有腐蚀性或有结晶颗粒、粘度大、易凝固的介质。
连续测量方式能持续测量物位的变化。
定点测量方式只能检测物位是否达到上限、下限或某个特
定的位置，定点测量仪表一般称为物位开关。
7.1 物位的定义及物位检测仪表的分类
物位检测仪表的分类
按工作原理，物位检测仪表可分为： 直读式：采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器中的物 位高度。主要用于液位检测和压力较低的场合。 静压式：基于静力学原理液位检测，有压力式、吹气式和差压 式。 浮力式：基于阿基米德定律进行液位检测，有浮筒式和浮子式 液位计。 机械式：通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实现物位 的测量。 有重锤式、音叉式。 电气式：将电气敏感元件置于被测介质中，根据物位变化与电 气参数变化关系来测量物位。 其他方法 如声学式、射线式、光纤式等，见表7－1
7.2.2 浮力式物位检测仪表
浮子重锤液位计原理 浮子通过滑轮、绳带与平 衡锤连接，绳带拉力与浮
F
D2
4
h g
子重量和浮力相平衡，平
衡锤位置反映浮子位置， 可测液位。
圆柱浮子，
F
D2
4
4
h g
h浸没高度 浮力、重力、拉 力平衡 液位的变化只有克服了仪表的摩擦阻力 之后达到一定的值时浮子才能运动，这 是浮力式液位计存在不灵敏区的原因。
由于仪表安装位置的关系，仪表量程会出现一个附加值， 需对读数进行修正：
V p H 1 g h1 g
修正原因：由于安装高度h所产生的静压使液位计的输出
不与零液位相对应。
仪表零点正迁移
H 0时，p h1 g
压力、差压式液位计
对于有可凝结蒸汽或采用隔离介质液位测量系统， 压力计负压测通常有一个固定的压力偏置量。
导电液体液位测量 1-带绝缘套的金属棒作 内电极 2-绝缘套管 3-外电极 4-导电液体
超声式物位计
性质：超声波在介质中传播时会被吸收而衰减，在穿过两 种不同介质的分界面时会产生反射和折射。 回波反射式超声波物位计的工作原理，就是利用发射的超
声波脉冲将由被测物料的表面反射，测量从发射超声波到
液位变化 H
（上升）
H (1
c AH
7.2.3 其他物位测量仪表
重锤料位计
原理：料位计传感器安装在料仓顶部，探测过程由控 制显示仪表发出的信号控制。传感器由可逆电机、绕 线筒、灵敏杠杆等组成。
传感器接到探测命令时：电机正转，带动齿轮轴和绕 线筒转动，使钢丝绳下放，带动重锤由仓顶下降。当 重锤降至料面时被料面托起而失重，钢丝绳松弛，灵 敏杠杆动作使微动开关接触，控制显示器得到该信号 立即发出电机反转命令，重锤上升返回，直到绕线筒 碰上到顶开关，电机停转，重锤回到仓顶原始位置， 完成一次探测过程。 在此过程中，控制显示仪表通过检测绕线筒的转数计 算出重锤从仓底到料面间的距离，在面板上进行数字 显示，并在后面板端子上输出4~20mA电流信号。
7.2 常用物位检测仪表 7.2.1静压式液位检测仪表 将液位的检测转化为静压力的检测：
V p pB pA H g
当被测介质密度不变时，测量 差压值 p 和液位零点位置 pB ， 即可得知液位
压力、差压式液位计
测压力和差压的仪表，选择 合适量程，均可检测液位。 仪表特点是测量范围大，无
固定发射接收方式
在容器外部的相应位置上安装射线源与接
收器，射线通过容器中的介质时被吸收，
当物位变化时其衰减程度将发生变化，测 得辐射强度可知物位。
核辐射式物位计测量方式
射线源多点组合方式
接收多点组合
多点射源多点接收方式
特点：核辐射物位计具有非接触测量特点，可用于高温、高压、真空密封 等各种容器或固体物料的物位测量，可以适应腐蚀、有毒、高粘度、爆炸 性等各种困难介质和高温、高湿、多粉尘、强干扰的恶劣工作条件。 放射性安全保护措施需按有关规定操作。
电容式物位计
电容式物位计可以测量液位、料位和界位，由测量电极 和测量电路组成。 根据不同被测介质，电容测量电极有多种型式。
电容器
非导电液体液位测量 非导电固体料位测量 同心套筒电极，外电极 1-内设的金属棒内电极 开许多孔 1-内电极 2-金属容器壁作外电极 2-外电极 3-绝缘套 构成同心电容器
k
被测 介质
2 1
ln( D / d )
H
一定条件下，△C与H成正比，测 量电容变化可知物位
电容式物位计
( 2 1 )
值越大，灵敏度越高。
由于电容变化量比较小，所以对于电容式物位检测的关 键是要检测出电容量。
测量电路（电容的检测）：有交流电桥法、充放电法和谐
振电路法，可以输出标准电流信号，实现远距离传送。 特点：电容式物位计一般不受真空、压力、温度等环境条 件的影响；安装方便、结构牢固，易维修；价格较低。但 不适合于以下介质：介电常数随温度等影响而变化、介质 在电极上有沉积或附着、介质中有气泡产生等。
液位：指设备和容器中液体介质表面的高低。 料位：指设备和容器中所存储的块状、颗粒或粉末状固体 物料的堆积高度。 界位：指相界面的位置，液-液界面、液-固界面，分界面