模块六液位检测.ppt

机、电类《传感器与检测技术项目教程》模块六、液位检测 课件统一书号： ISBN 978-7-111-48817-0 课程配套网站或 2015年2月第1版 内容简介 本模块介绍“液位”、“物位” 的基本概念、电容式液位计、超声波式液位计，还介绍了型式试验与型式评价以及电接点式液位计。 模块六、液位检测 目录 知识链接 液位与物位的基本概念 物位与液位 物位是液位、料位、界面的总称。固体块状、散粒状物质的堆积高度称为料位；容器中，液体介质液面的相对高度或表面位置称为液位； 同一容器中，两种密度不同，但互不相容的液体介质，其分界面的位置称为界面。相应的测量仪表称为料位计或液位计、界面计。 表6-1 常用液位仪的特性 各种液位计 导波雷达式 液位控制计 各种液位计（续） 图6-1 玻璃管液位计 a）原理示意图 b）实物 c）刻度表放大图 1－汽包 2－液面 3－法兰接管 4－螺母 5－垫片 6－法兰盘 7－螺栓 8－截止阀 9－不锈钢管 10－玻璃管（板）接头 11－玻璃管（板） 12－标尺 项目一 电容式液位计 【项目教学目标】 ? 知识目标 1）掌握变介电常数电容式传感器构成液位计的工作原理。 2）掌握双法兰差压式液位变送器的工作原理。 ? 技能目标 1）掌握差压式液位变送器的安装。 2）掌握差压式液位变送器的零点迁移方法。 任务一 变介电常数电容式液位计的安装与应用 平板电容的电容量为C=ε0εrA/d。式中，ε0为真空的介电常数，εr为两极板间介质的相对介电常数，A为两极板相互遮盖的有效面积，d为两极板间的极距。 表6-2 几种介质的相对介电常数 一、开环式变介电常数电容式液位计 1－内圆筒 2－外圆筒 3－被测绝缘液体 4－被测导电液体 5－聚四氟乙烯套管 6－顶盖 7－绝缘底座 8－信号传输屏蔽电缆 变介电常数电容式液位计 变介电常数电容式液位计原理 右图中当被测液体（绝缘体）的液面在两个同心圆金属管状电极间上下变化时，引起两电极间不同介电常数介质（上半部分为空气，下半部分为液体）的变化，因而导致总电容的变化。 左图中当液罐外壁是导电金属时，可以将液罐外壁接地，并作为液位计的外电极。当被测介质是导电的液体（例如水溶液）时，内电极应采用金属管外套聚四氟乙烯套管式电极。这时的外电极也不再是液罐外壁，而是该导电介质本身。这时内、外电极的极距只是聚四氟乙烯套管的壁厚。 表6-3 TQ-DRUL电容式液位变送器的型号及说明 汽车电阻式油量表 二、伺服电容式油量表（飞机用，可倾斜） 图6-3 伺服电容式油量表示意图（无浮球机构） 1－油箱 2－同心圆柱形电容器 3－伺服电动机 4－减速箱 5－油量表盘 伺服电容式油量表工作原理 当油箱中无油时，圆柱形电容器的电容Cx 0为最小值，ubd =0。 伺服电容式油量表工作原理（续） 当油箱中注入油，液位上升至H处，Cx=Cx0+ΔCx，ΔCx与H成正比。电桥的输出电压ubd经放大后驱动伺服电动机，再由减速箱减速后，带动指针顺时针偏转，同时带动RP的滑动臂向c点移动，从而使RP的阻值增大，Rcd =R3+RRP也随之增大。当RP阻值增大到一定值时，R4/(R3+RRP)=C0/(Cx0+ΔCx)，Uo再次等于零，于是伺服电动机停转，指针停留在转角为θmax处(Hfull，油箱满) 以上的闭环原理可以用 微处理器来实现。 电容式油量表可工作在30o倾斜状态 任务二 差压式液位变送器的安装与零点迁移 一、单导压管（取压管）压力式液位变送器 1．单导压管压力式变送器测量液位原理 单导压管压力式液位变送器只有一个压力输入接口（p +接口），负取压口（p -接口）向大气敞开，可用于不产生有毒气体的敞口式常压容器。 表6-4 TQ-YBUL差压式液位变送器的型号说明 图6-5 单导压管压力式液位变送器的安装示意图 a）压力变送器的取压口与液位基准线持平 b）压力变送器的取压口低于液位基准线 0－液位下限 1－容器 2－液面 3－截止阀 4－导压管 5－正取压口 6－压力（差压）变送器 7－负取压口 单导压管压力式液位变送器的计算 单导压管压力式液位变送器正取压口的压力p+=ρgH+p0，负取压口向大气敞开，p-=p0，输入压力Δp与被测液体的液位H成正比，即 Δp=p+-p-=(ρgH+p0)-p-=ρgH 式中 Δp——压力式液位变送器的正、负取压口的压力差（Pa）； ρ——被测量介质的密度（kg/m3）； g——当地的重力加速度（m/s2）； H——被测量液体的高度（m）； p0——大气压（Pa）。 对于同一地点、同一被测量介质，ρ和g均为常数，被测液位