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第三章 检测仪表与传感器 上节课重点内容回顾： 转子流量计的指示值修正 本次课讲述内容： 1、物位检测的方法和分类 2、差压式液位计工作原理 3、物位检测仪表的选用 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。 物位检测的主要方法和分类 按工作原理主要有以下几种类型： 直读式：根据流体的连通性原理来测量液位。 静压式：压力式和差压式。根据液柱或物料堆积高度变化对某点上产生的静（差）压力的变化的原理测量物位。 浮力式：它根据浮子高度随液位高低而改变或液体对浸沉在液体中的浮筒（或称沉筒）的浮力随液位高度变化而变化的原理来测量液位。前者称为恒浮力式，后者称为变浮力式。 电气式：根据把物位变化转换成各种电量变化的原理来测量物位。  辐射式：根据同位素射线的核辐射透过物料时，其强度随物质层的厚度变化而变化的原理来测量液位。 另外还有：声学式、光学式、射线式微波式、 激光式、 射流式、 光纤维式等等 应用浮力原理检测物位 物位检测仪表的选用 必须考虑测量范围、测量精度、被测介质的物理化学性质、环境操作条件、容器结构形状等因素。 在液位检测中最为常用的就是静压式和浮力式测量方法，但必须在容器上开孔安装引压管或在介质中插入浮筒，因此在介质为高粘度或者易燃易爆场合不能使用这些方法。 在料位检测中可以采用电容式、超声波式、射线式等测量方法。 * * 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。 恒浮力法液位测量示意图 测量原理 物位检测方法及仪表 应用静压原理检测物位 压力表测量液位原理 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 。 其关系为 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 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。 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 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 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， 变送器的输出信号为20 mA， 无迁移 负迁移 差压变送器的正、负压室的压力分别为 正、负压室的压差为 当被测液位H=0时，ΔP=-（h2-h1）ρ2g0，使变送器在H=0时输出电流小于4 mA；H=Hmax时，输出电流小于20 mA ΔP=Hρg 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 正、负压室的压差为 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20 mA。 应用静压原理检测物位 （a）无迁移 （b）负迁移 （c）正迁移 0 5000 4 20 2000 7000 ΔP (Pa) -2000 3000 I0(mA) 某压力变送器的测量范围：0~5000Pa， 固定差压 =2000Pa 应用超声波反射检测物位 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。 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