物位检测方法及仪表

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第三章 检测仪表与传感器
第四节
物位检测方法及仪表
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本 ➢物位检测方法
章
主
❖应用浮力原理检测物位
要 内
❖应用静压原理检测物位
容 ❖应用超声波反射检测物位
➢物位检测仪表
❖超声波物位计
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➢物位的基本概念
物位-----指容器中的液体介质的液位、固体的料位或颗粒
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【例】
若采用DDZ-Ⅲ型仪表，则当变送器输出为4mA
时，表示H=0, 当I=20mA时，
H=40×3/35.28=3.4m, 即实际可测量液位为：
0～3.4m。
若要求H=3.0m时差变输出为20mA, 应如何处 理？
答：零点负迁移后，进行量程调整，使得当
差压为-37.24＋35.28＝-1.96 KPa时，输出
H max1g 3.0 1200Pa9.8 35280 根据差压变送器的量程系列，可选择差变的量程为 40KPa.当H=0时，有
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【例】
p ( h2 h1 )2g ( 5.0 1.0 )9509.8
37240
所以差变要进行负迁移，迁移量为 37.24KPa，迁移后该差变的测量范围为 －37.24～2.76KPa。
无迁移
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特征：差压变送器的正压室取压口正好 与容器的最低液位（Hmin=0）处于同 一水平位置。作用于变送器正、负压室 的差压ΔP与液位高度H的关系为 ΔP=Hρg。 当H =0时，正负压室的差压ΔP=0，变 送
器输出信号为4mA 当H= Hmax时，差压 ΔPmax=ρgHmax，
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第三章
检测仪表及传感器
知识结构 第5章 自动控制仪表 第6章 执行器 第2章 过程特性
第3章 检测仪表与传感器
第4章 显示仪表
第1章自动控制系统基本概念
第7章 简单控制系统
第8章 复杂控制系统
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第9章昆明新理工型大控学制系统 第10章 计算机控制系统
本章内容
压力检测方法及仪表 流量检测方法及仪表 物位检测方法及仪表 温度检测方法及仪表 数字式显示记录仪表
为20mA。
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➢应用超声波反射检测物位
测量原理
根据超声波从发射到接收反射回波的时间间隔大 小与被测介质高度成比例关系的原理，实现液位 测量的。
根据传声介质的不同可以分为：液介式、气介式、固介式三种。
测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界 面发射超声波，经过时间t后，便可接收到从界面反射回
恒浮力法液位测量示意图
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➢应用静压原理检测物位
通过液柱静压的方法对液位进行测量的。
敞口容器：多用直接测量容器底部压力的方法。如 图所示，测压仪表通过导压管与容器底部相连，由 测压仪表的压力指示值，便可推知液位的高度。
压力表测量液位原理
其关系为
P Hg
式中 P—测压仪表指示值 H—液位的高度ρ—液体的密度g—重力加速度
20 mA。
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正迁移示意图
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正迁移测量安装图
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无迁移、正迁移和负迁移示意图
I0(mA)
20
4
-2000 0 2000 3000 5000 7000
（a）无迁移 （b）负迁移 （c）正迁移
某压力变送器的测量范围：0~5000Pa， 固定差压 (h2 h1=)22g000Pa
来的回波信号。
H 1 vt 2
V----超声波在液体中的传播速度 H ----从探头至界面的距离（被测介质物位高度） T ----超声波从探头发射至液面反射回来的时间
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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➢超声波物位计
超声波物位计由超声波发射、接收器（探头）及显示仪表组 成。
小于20 mA
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负迁移示意图
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负迁移测量安装图
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正迁移
变送器的安装位置与容器的最低液位（H=0） 不在同一水平位置
正、负压室的压力分别为
P P气 Hg h1g
P P气
正、负压室的压差为
P P P Hg h1g
当被测液位H=0时，ΔP=h1ρg >0，从而使变送器在 H=0时输出电流大于4 mA；H=Hmax时，输出电流大于
物的料位和两种不同液体介质分界面的总称
液位――容器中的液体介质的高低 料位――容器中固体或颗粒状物质的堆积高度
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。
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ΔP (Pa)
【例】
【例】如图3－35所示，用差压变送器检测液位。 已知1 =1200kmg3 / ，2 =950kgm/3 , h=1 1.0m, h2=5.0m, 液位变化的范围是0～3.0m，已知当地重力加速度 为9.8ms 2 / ，求差压变送器的量程和迁移量。 解： 当液位在0～3m变化时，差压的变化量为：
负迁移
差压变送器的正、负压室的压力分别为
P P气 H1g h12 g P P气 h2 2 g
正、负压室的压差为
P P P H1g (h2 h1)2g
ΔP=Hρg
当被测液位H=0时，ΔP=-（h2-h1）ρ2g<0，使变送器 在H=0时输出电流小于4 mA；H=Hmax时，输出电流
密闭容器：测量容器底部压力，除与液面高度有关外，还
与液面上部介质压力有关，其关系为 PB PA Hg
式中 PA、PB——分别是液面上部介质压力和液面以下H深度的液体压
力。
P PB PA Hg
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差压变送器测量液位时的零点迁移问题（重点） 安装位置条件不同存在着仪表零点迁移问题
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物
位 检
应用浮力原理检测物位
测 应用静压原理检测物位
方
法 应用超声波反射检测物位
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➢应用浮力原理检测物位
测量原理
利用漂浮于液面上的浮标或浸没于液体中的浮 筒对液位进行测量的。当液位变化时，前者产 生相应的位移，而所受到的浮力维持不变，后 者则发生浮力的变化。因此，只要检测出浮标 的位移或浮筒所受到的浮力的变化，就可以知 道液位的高低。