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文檔簡介
第6章壓力、流量和物位的測量本章學習要求:1.了解壓力檢測方法2.了解流量的檢測方法3.了解物位的檢測方法6.1壓力的測量一、壓力及其單位由于壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力,故可用下式表示式中p表示壓力,F(xiàn)表示垂直作用力,S表示受力面積。根據(jù)國際單位制(SI)規(guī)定,壓力的單位為帕斯卡,簡稱帕(Pa)。工程上經常使用兆帕(MPa)。過去使用的壓力單位比較多,根據(jù)1984年2月27日國務院“關于在我國統(tǒng)一實行法定計量單位的命令”的規(guī)定,這些單位將不再使用。但為了使大家了解國際單位制中的壓力單位(Pa或MPa)與過去的單位之間的關系,下面給出幾種單位之間的換算關系表3-1。在壓力測量中,常分為:表壓絕對壓力負壓或真空度工程上所用的壓力指示值,大多為表壓(絕對壓力計的指示值除外)。表壓是絕對壓力和大氣壓力之差,即當被測壓力低于大氣壓力時,一般用負壓或真空度來表示,為大氣壓力與絕對壓力之差,即1液柱式壓力計它是根據(jù)流體靜力學原理,將被測壓力轉換成液柱高度進行測量的。按其結構形式的不同,有U型管壓力計、單管壓力計和斜管壓力計等。這類壓力計結構簡單、使用方便,但其精度受工作液的毛細管作用、密度及視差等因素的影響,測量范圍較窄,一般用來測量較低壓力、真空度或壓力差。2彈性式壓力計它是將被測壓力轉換成彈性元件變形的位移進行測量的。例如彈簧管壓力計、波紋管壓力計及膜式壓力計等。
二、彈性式壓力計
原理:彈性式壓力計是利用各種形式的彈性元件,在被測介質壓力的作用下,使彈性元件受壓后產生彈性變形的原理而制成的測壓儀表。特點:這種儀表具有結構簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價格低廉、測量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點。若增加附加裝置,如記錄機構、電氣變換裝置、控制元件等,則可以實現(xiàn)壓力的記錄、遠傳、信號報警、自動控制等。測量范圍:彈性式壓力計可以用來測量幾百Pa到數(shù)千MPa范圍內的壓力,因此在工業(yè)上是應用最為廣泛的一種測壓儀表。1彈性元件彈性元件是一種簡易可靠的測壓敏感元件。它不僅是彈性式壓力計的測壓元件,也經常用來作為氣動單元組合儀表的基本組成元件。當測壓范圍不同時,所用的彈性元件也不一樣,常用的幾種彈性元件的結構如圖所示。(1)彈簧管式彈性元件
如圖3-5(a)所示。彎成圓弧形的金屬管子,它的截面做成扁圓形或橢圓形,當通入壓力p后,它的自由端就會產生位移。測壓范圍較寬,可測量高達1000MPa的壓力。單圈彈簧管自由端位移較小,為了增加的位移,可以制成多圈彈簧管,如圖(b)所示。(2)薄膜式彈性元件薄膜式彈性元件根據(jù)其結構不同還可以分為膜片與膜盒等。它的測壓范圍較彈簧管式的為低。圖3-5(c)為膜片式彈性元件,它是由金屬或非金屬材料做成的具有彈性的一張膜片(有平膜片與波紋膜片兩種形式),在壓力作用下能產生變形。由兩張金屬膜片沿周口對焊起來,成一薄壁盒子,內充液體(例如硅油),稱為膜盒,如圖3-5(d)所示(3)波紋管式彈性元件
波紋管式彈性元件是一個周圍為波紋狀的薄壁金屬簡體,如圖3-5(e)所示。這種彈性元件易于變形,而且位移很大,常用于微壓與低壓的測量(一般不超過1MPa)。2彈簧管壓力表彈簧管壓力表的測量范圍極廣,品種規(guī)格繁多。按其所使用的測壓元件不同,可有單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。按其用途不同,除普通彈簧管壓力表外,還有耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。它們的外形與結構基本上是相同的,只是所用的材料有所不同。彈簧管壓力表的結構原理如圖3-6所示。1-彈簧管2-拉桿3-扇形齒輪4-中心齒輪5-指針6–面板7–游絲8–調整螺釘9–接頭基本測量原理彈簧管1是壓力表的測量元件。它是一根彎成270°圓弧的橢圓截面的空心金屬單圈彈簧管管子的自由端B封閉管子的另一端固定在接頭9上當通入被測的壓力p后,由于橢圓形截面在壓力p的作用下,將趨于圓形,而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產生向外挺直的擴張變形彈簧管的自由端B產生與輸入壓力p成正比的位移只要測得B點的位移量,就能反映壓力p的大小彈簧管自由端B的位移量一般很小,直接顯示有困難,所以必須通過放大機構才能指示出來具體的放大過程如下:彈簧管自由端B的位移通過拉桿2使扇形齒輪3作逆時針偏轉于是指針5通過同軸的中心齒輪4的帶動而作順時針偏轉在面板6的刻度標尺上顯示出被測壓力p的數(shù)值由于彈簧管自由端的位移與被測壓力之間具有正比關系,因此彈簧管壓力表的刻度標尺是線性的游絲7用來克服因扇形齒輪和中心齒輪間的傳動間隙而產生的儀表變差改變調整螺釘8的位置(即改變機械傳動的放大系數(shù)),可以實現(xiàn)壓力表量程的調整電接點信號壓力表在化工生產過程中,常常需要把壓力控制在某一范圍內,即當壓力低于或高于給定范圍時,就會破壞正常工藝條件,甚至可能發(fā)生危險。這時就應采用帶有報警或控制觸點的壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化,便可成為電接點信號壓力表,它能在壓力偏離給定范圍時,及時發(fā)出信號,以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實現(xiàn)壓力的自動控制。如圖是電接點信號壓力表的結構和工作原理示意圖。1,4–靜觸點2–動觸點3–綠燈5–紅燈若壓力低到下限給定數(shù)值時,動觸點2與靜觸點1接觸,接通了綠色信號燈3的電路。靜觸點1、4的位置可根據(jù)需要靈活調節(jié)壓力表指針上有動觸點2表盤上另有兩根可調節(jié)的指針,上面分別有靜觸點1和4當壓力超過上限給定數(shù)值(此數(shù)值由靜觸點4的指針位置確定)時,動觸點2和靜觸點4接觸,紅色信號燈5的電路被接通,使紅燈發(fā)亮三、電氣式壓力計電氣式壓力計是一種能將壓力轉換成電信號進行傳輸及顯示的儀表。測量范圍較廣,分別可測7×10-5Pa至5×102MPa的壓力,允許誤差可至0.2%。由于可以遠距離傳送信號,所以在工業(yè)生產過程中可以實現(xiàn)壓力自動控制和報警,并可與工業(yè)控制機聯(lián)用。電氣式壓力計的組成電氣式壓力計一般由壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置所組成。
傳感器壓力電量測量線路指示器記錄儀控制器輔助電源電氣式壓力計組成方框圖常用的信號處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機等。傳感器、變送器及標準信號壓力傳感器的作用是把壓力信號檢測出來,并轉換成電信號進行輸出,當輸出的電信號能夠被進一步變換為標準信號時,壓力傳感器又稱為壓力變送器。標準信號是指物理量的形式和數(shù)值范圍都符合國際標準的信號。例如直流電流4~20mA、空氣壓力0.02~0.1MPa都是當前通用的標準信號。我國還有一些變送器以直流電流0~10mA為輸出信號。1霍爾片式壓力傳感器
霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應制成的,即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉換成霍爾電勢,從而實現(xiàn)壓力的測量?;魻柶瑸橐话雽w(如鍺)材料制成的薄片。如圖3-9所示。在霍爾片的Z軸方向加一磁感應強度為B的恒定磁場在Y軸方向加一外電場(接入直流穩(wěn)壓電源),便有恒定電流沿y軸方向通過電子在霍爾片中運動(電子逆Y軸方向運動)時,由于受電磁力的作用,而使電子的運動軌道發(fā)生偏移造成霍爾片的一個端面上有電子積累,另一個端面上正電荷過剩于是在霍爾片的X軸方向上出現(xiàn)電位差,這一電位差稱為霍爾電勢這樣一種物理現(xiàn)象就稱為“霍爾效應”霍爾電勢的大小與半導體材料、所通過的電流(一般稱為控制電流)、磁感應強度以及霍爾片的幾何尺寸等因素有關,可用下式表示:
UH=RHBI式中UH
——霍爾電勢;RH
——霍爾常數(shù),與霍爾片材料、幾何形狀有關;
B——磁感應強度;I——通過電流。由式(3-12)可知,霍爾電勢與磁感應強度和電流成正比。提高B和I值可增大霍爾電勢,UH但兩者都有一定限度,一般I為3~20mA,B約為幾千高斯,所得的霍爾電勢UH約為幾十毫伏數(shù)量級。導體的霍爾效應:
導體也有霍爾效應,不過它們的霍爾電勢遠比半導體的霍爾電勢小得多。位移-電勢的轉換:在選定了霍爾元件,并使電流保持恒定的情況下,則在非均勻磁場中,霍爾元件所處的位置不同,所受到的磁感應強度也將不同,這樣就可得到與位移成比例的霍爾電勢,實現(xiàn)位移-電勢的線性轉換。將霍爾元件與彈簧管配合,就組成了霍爾片式彈簧管壓力傳感器,如圖3-10所示。被測壓力由彈簧管1的固定端引入彈簧管的自由端與霍爾片3相連接在霍爾片的上、下方垂直安放兩對磁極,使霍爾片處于兩對磁極形成的非均勻磁場中霍爾片的四個端面引出四根導線,其中與磁鋼2相平行的兩根導線和直流穩(wěn)壓電源相連接,另兩根導線用來輸出信號當被測壓力引入后,在被測壓力作用下,彈簧管自由端產生位移,因而改變了霍爾片在非均勻磁場中的位置,使所產生的霍爾電勢與被測壓力成比例利用這一電勢即可實現(xiàn)遠距離顯示和自動控制2應變片式壓力傳感器應變片式壓力傳感器原理:利用電阻應變原理構成的。分類:電阻應變片有金屬應變片(金屬絲或金屬箔)和半導體應變片兩類。電阻應變原理:被測壓力使應變片產生應變。當應變片產生壓縮應變時,其阻值減??;當應變片產生拉伸應變時,其阻值增加。應變片阻值的變化橋式電路毫伏級輸出毫伏計或其他記錄儀表顯示出被測壓力應變片式壓力計如圖是一種應變片式壓力傳感器的原理圖。應變筒1的上端與外殼2固定在一起下端與不銹鋼密封膜片3緊密接觸康銅絲應變片r1沿應變筒軸向貼放,作為測量片r2沿徑向貼放,作為溫度補償片當被測壓力p作用于膜片而使應變筒作軸向受壓變形時沿軸向貼放的應變片r1也將產生軸向壓縮應變ε1,r1的阻值變小沿徑向貼放的應變片r2,受到橫向壓縮將引起縱向拉伸應變ε2,于是r2阻值變大但是由于ε2比ε1要小,故實際上r1的減少量將比r2的增大量為大應變片r1應變片r2電阻r3電阻r4組成橋式電路由于r1和r2的阻值變化而使橋路失去平衡從而獲得不平衡電壓ΔU作為傳感器的輸出信號在橋路供給直流穩(wěn)壓電源最大為10V時,可得最大ΔU為5mV的輸出傳感器的被測壓力可達25MPa。由于傳感器的固有頻率在25000Hz以上,故有較好的動態(tài)性能,適用于快速變化的壓力測量。傳感器的非線性及滯后誤差小于額定壓力的1%。3壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應而構成,其工作原理如圖3-12所示。原理:采用單晶硅片為彈性元件,在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝,在單晶硅的特定方向擴散一組等值電阻,并將電阻接成橋路,單晶硅片置于傳感器腔內。當壓力發(fā)生變化時,單晶硅產生應變,使直接擴散在上面的應變電阻產生與被測壓力成比例的變化,再由橋式電路獲得相應的電壓輸出信號。特點:壓阻式壓力傳感器具有精度高、工作可靠、頻率響應高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結構簡單等特點,可以適應惡劣的環(huán)境條件下工作,便于實現(xiàn)顯示數(shù)字化。使用范圍:壓阻式壓力傳感器不僅可以用來測量壓力,稍加改變,就可以用來測量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。膜片式壓電壓力傳感器
如圖所示的膜片式壓電壓力傳感器目前較常用。
圖中,膜片起密封、預壓和傳遞壓力的作用。由于膜片的質量很小,而壓電晶體的剛度很大,所以傳感器具有很高的固有頻率(高達100kHz以上),尤其適用于動態(tài)壓力測量。常用的壓電元件是石英晶體。為了提高靈敏度,可采用多片壓電元件層疊結構。
5)壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器可以測量各種壓力,如車輪通過枕木時的強壓力,繼電器接點壓力和人體脈搏的微小壓力等。用得最多的是在汽車上測量氣壓、發(fā)動機內部燃燒壓力和真空度。6.2流量測量技術
一、流量及其測量方法1.流量的概念單位時間內流過管道內某一截面的流體數(shù)量,
稱為瞬時流量。
而在某一段時間間隔內流過管道某一截面的流體量的總和,
即瞬時流量在某一段時間內的累積值,
稱為總量或累積流量,
如用戶的水表、
氣表等。
工程上講的流量常指瞬時流量,下面若無特別說明均指瞬時流量。
瞬時流量有體積流量和質量流量之分。
1)體積流量qv體積流量qv是指單位時間內通過某截面的流體的體積,單位為m3/s。根據(jù)定義,體積流量可表示為式中,S為管道截面面積(m2);v為管道內平均流速(m/s);V為流體體積(m3);t為時間(s)。
2)質量流量qm質量流量qm是指單位時間內通過某截面的流體的質量。根據(jù)定義,質量流量可表示為式中,ρ為流體的密度(kg/m3);m為流體的質量(kg)。
2.流量的測量方法
生產過程中各種流體的性質各不相同,
流體的工作狀態(tài)(如介質的溫度、
壓力等)及流體的粘度、
腐蝕性、
導電性也不同,
很難用一種原理或方法測量不同流體的流量。
尤其工業(yè)生產過程的情況復雜,
某些場合的流體是高溫、
高壓,
有時是氣液兩相或液固兩相的混合流體。
所以目前流量測量的方法很多,
測量原理和流量傳感器(或稱流量計)也各不相同,
從測量方法上一般可分為速度式、
容積式和質量式三大類。
1)速度式流量測量原理速度式流量傳感器大多是通過測量流體在管路內已知截面流過的流速大小實現(xiàn)流量測量的。
它是利用管道中流量敏感元件(如孔板、
轉子、
渦輪、
靶子、
非線性物體等)把流體的流速變換成壓差、
位移、
轉速、
沖力、
頻率等對應的信號來間接測量流量的。
差壓式、
轉子、
渦輪、
電磁、
旋渦和超聲波等流量傳感器都屬于此類。
2)容積式流量測量原理容積式流量傳感器是根據(jù)已知容積的容室在單位時間內所排出流體的次數(shù)來測量流體的瞬時流量和總量的。常用的容積式流量傳感器有橢圓齒輪式、旋轉活塞式和刮板式等。3)質量式流量測量原理質量式流量傳感器有兩種,一種是根據(jù)質量流量與體積流量的關系,
測出體積流量再乘以被測流體的密度的間接質量流量傳感器,
如工程上常用的補償式質量流量傳感器,
它采取溫度、
壓力自動補償;二、幾種速度式流量傳感器1.差壓式流量傳感器1)差壓式流量傳感器及其原理差壓式流量傳感器又稱節(jié)流式流量傳感器,主要由節(jié)流裝置和差壓傳感器(或差壓變送器)組成。
另一種是直接式質量流量傳感器,如熱電式、慣性力式、動量矩式質量流量傳感器等。直接法測量具有不受流體的壓力、溫度、粘度等變化影響的優(yōu)點,是一種正在發(fā)展中的質量流量傳感器。差壓式流量傳感器
如圖所示。它是利用管路內的節(jié)流裝置,將管道中流體的瞬時流量轉換成節(jié)流裝置前后的壓力差,然后用差壓傳感器將差壓信號轉換成電信號,或直接用差壓變送器把差壓信號轉換為與流量對應的標準電流信號或電壓信號,以供測量、顯示、記錄或控制。在氣動控制中,還可以轉換成氣動信號,然后用于顯示、記錄或控制。
孔板引壓管差壓傳感器平衡閥正壓室切斷閥負壓室切斷閥流體在管道截面I前,以一定的流速v1流動。此時靜壓力為p1’在接近節(jié)流裝置時,由于遇到節(jié)流裝置的阻擋,使靠近管壁處的流體受到節(jié)流裝置的阻擋作用最大,因而使一部分動能轉換為靜壓能,出現(xiàn)了節(jié)流裝置入口端面靠近管壁處的流體靜壓力升高,并且比管道中心處的壓力要大,即在節(jié)流裝置入口端面處產生一徑向壓差這一徑向壓差使流體產生徑向附加速度,從而使靠近管壁處的流體質點的流向就與管道中心軸線相傾斜,形成了流束的收縮運動由于慣性作用,流束的最小截面并不在孔板的孔處,而是經過孔板后仍繼續(xù)收縮,到截面Ⅱ處達到最小,這時流速最大,達到v2隨后流束又逐漸擴大,至截面III后完全復原,流速便降低到原來的數(shù)值,即v3=v1
差壓式流量傳感器節(jié)流裝置的作用是把被測流體的流量轉換成壓差信號。當被測流體流過節(jié)流元件時,流體受到局部阻力,在節(jié)流元件前后產生壓力差,就像電流流過電阻元件產生電壓差那樣,節(jié)流元件上游壓力P1高于下游壓力P2。流量與壓差ΔP=P1-P2的關系為α為流量系數(shù);S0為節(jié)流元件的開孔截面積。
2.電磁流量傳感器1)電磁流量傳感器的工作原理電磁流量傳感器是根據(jù)法拉第電磁感應定律測量導電性液體的流量。
如圖所示,
在磁場中安置一段不導磁、
不導電的管道,
管道外面安裝勵磁線圈(或一對磁極),
在勵磁線圈通電后,
當有一定電導率的流體在管道中流動時就切割磁力線。
與金屬導體在磁場中的運動一樣,
在導體(流動介質)的兩端也會產生感應電動勢,
由設置在管道上的電極導出。
該感應電勢大小與磁感應強度、
管徑大小、
流體流速大小有關,
即
鐵心電極絕緣套管勵磁線圈
電磁流量傳感器產生的感應電動勢信號是很微小的,
常與電磁流量轉換器組成變送器,
輸出0~10mA或4~20mA的標準電流信號或一定頻率的脈沖信號,
配合單元組合儀表或計算機對流量進行顯示、
記錄、運算、
報警和控制等。
2)電磁流量傳感器的特點電磁流量傳感器只能測量導電介質的流體流量。
電磁流量傳感器適用于測量各種腐蝕性酸、
堿、
鹽溶液,
固體顆粒懸浮物,
粘性介質(如泥漿、
紙漿、
化學纖維、
礦漿)等溶液;
也可用于各種有衛(wèi)生要求的醫(yī)藥、
食品等部門的流量測量(如血漿、
牛奶、
果汁、
鹵水、
酒類等);
還可用于大型管道自來水和污水處理廠流量測量等。
電磁流量傳感器反應迅速,
可以測量脈動流量。
3.超聲波測量流速和流量超聲波流量計是一種新型的流量計,它們按作用原理可分為三類:①時間差法、相位差法和頻率差法;②聲束偏移法;③多普勒效應法。頻率差法的最大優(yōu)點是不受聲速的影響,即不必對流體溫度改變而引起聲波的變化進行補償,因此是常用的方法。下面只介紹頻率差法。超聲波頻率差法流量計原理圖
在管道壁上設置兩個相對的超聲波探頭,它們的連線與管道軸線之垂直線的交角為θ。由探頭TR1發(fā)射超聲波順流而下,傳到探頭TR2,TR2收到超聲脈沖后,經電路而觸發(fā)發(fā)射探頭TR1再次發(fā)射脈沖。同理,探頭TR2發(fā)射超聲波逆流而上,傳到探頭TR1,TR1收到超聲脈沖后,經電路而觸發(fā)發(fā)射探頭TR2再次發(fā)射脈沖。
由于順流而下的超聲波比波逆流而上的超聲波傳播速度多了流速分速度的2倍,因此兩個超聲波頻率不同,
其頻率差為
(8-14)
上式說明Δf與流速v成正比,而與聲速無關,從而消除了聲速隨介質溫度變化而造成的測量誤差。同時,可得體積流量QV測量公式為所以只要測得Δf就可以得出QV。
用計數(shù)器將依次測得的Δf進行積算,就可以得到累計流量。
通過切換開關和接收機就可以將信號引入測量電路。測量電路由倍頻器、可逆計數(shù)器和累計器,A/D轉換和瞬時指示所組成。倍頻器可提高測量精確度,可逆計數(shù)器測出Δf,累計器得到累計流量,可逆計數(shù)器的輸出信號送到累計器的同時送入A/D轉換和瞬時指示,后者將數(shù)字信號變?yōu)槟M信號后顯示出來,此信號(0~5V)也可供給遙測系統(tǒng)。4橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計是屬于容積式流量計的一種。它對被測流體的粘度變化不敏感,特別適合于測量高粘度的流體(例如重油、聚乙烯醇、樹脂等),甚至糊狀物的流量。工作原理橢圓齒輪流量計的測量部分是由兩個相互嚙合的橢圓形齒輪A和B、軸及殼體組成。橢圓齒輪與殼體之間形成測量室,如圖3-30所示。當流體流過橢圓齒輪流量計時,由于要克服阻力將會引起壓力損失,從而使進口側壓力p1大于出口側壓力p2,在此壓力差的作用下,產生作用力矩使橢圓齒輪連續(xù)轉動。在圖3-30(a)所示的位置時,由于p1>p2,在p1和p2的作用下所產生的合力矩使輪A順時針方向轉動。這時A為主動輪,B為從動輪。在圖3-30(b)上所示為中間位置,根據(jù)力的分析可知,此時A輪與B輪均為主動輪。當繼續(xù)轉至3-30(c)所示位置時,p1和p2作用在A輪上的合力矩為零,作用在B輪上的合力矩使B輪作逆時針方向轉動,并把已吸入的半月形容積內的介質排出出口,這時B輪為主動輪,A輪為從動輪,與圖3-30(a)所示情況剛好相反如此往復循環(huán),輪A和輪B互相交替地由一個帶動另一個轉動,并把被測介質以半月形容積為單位一次一次地由進口排至出口上圖僅僅表示橢圓齒輪轉動了1/4周的情況,而其所排出的被測介質為一個半月形容積。所以,橢圓齒輪每轉一周所排出的被測介質量為半月形容積的4倍。故通過橢圓齒輪流量計的體積流量Q為Q=4nV0式中n——橢圓齒輪的旋轉速度;
V0——半月形測量室容積。優(yōu)點由于橢圓齒輪流量計是基于容積式測量原理的,與流體的粘度等性質無關。因此,特別適用于高粘度介質的流量測量。測量精度較高,壓力損失較小,安裝使用也較方便。缺點被測介質中不能含有固體顆粒,不能夾雜機械物,否則會引起齒輪磨損以至損壞。為此,橢圓齒輪流量計的入口端必須加裝過濾器。
橢圓齒輪流量計的使用溫度有一定范圍,溫度過高,就有使齒輪發(fā)生卡死的可能。
橢圓齒輪流量計的結構復雜,加工制造較為困難,因而成本較高。如果因使用不當或使用時間過久,發(fā)生泄漏現(xiàn)象,就會引起較大的測量誤差。6.3物位檢測與控制
物位是指各種容器設備中液體介質液面的高低、兩種不溶液體介質的分界面的高低和固體粉末狀顆粒物料的堆積高度等的總稱。這一類傳感器根據(jù)具體用途分為液位、料位、界位傳感器。液位:容器中液體介質的高低料位:容器中固體物質的堆積高度物位儀表液位計:料位計:界面計:測量液位的儀表測量料位的儀表測量兩種密度不同液體介質的分界面的儀表
物位傳感器種類較多,按其工作原理可分為下列幾種類型:
(1)直讀式:根據(jù)流體的連通性原理測量液位。(2)浮力式:
根據(jù)浮子高度隨液位高低而改變或液體對浸沉在液體中的浮子(或稱沉筒)的浮力隨液位高度變化而變化的原理測量液位。
(3)
差壓式:根據(jù)液柱或物料堆積高度變化對某點上產生的靜(差)壓力的變化的原理測量物位。
(4)電學式:把物位變化轉換成各種電量變化而測量物位。(5)核輻射式:根據(jù)同位素射線的核輻射透過物料時,其強度隨物質層的厚度變化而變化的原理測量液位。(6)聲學式:根據(jù)物位變化引起聲阻抗和反射距離變化而測量物位。(7)
其他形式:如微波式、激光式、射流式、光纖維式傳感器等等。
一、靜壓式液位計1.壓力式液位計
壓力式液位計是屬于靜壓式液位計的一種,
其原理以流體靜力學為基礎。
它一般僅適用于敞口容器的液位測量,
通常有利用壓力表測量液位和利用吹氣法測量液位兩種形式。
在此僅介紹利用壓力表測量液位的方法。
利用壓力表測量液位的原理如圖所示。P=Hρg=γH
如需將信號遠傳,則可采用氣動或電動壓力變送器進行檢測發(fā)信。但是液體密度不是定值時,會引起一定的誤差。當壓力表與其取壓點和取壓點與被測液位的零位不在同一水平位置時,
必須對位置高或低引起的壓力差值進行修正,
否則儀表示值與實際液位不相符。
測量儀表通過導壓管與容器底部相連,由測壓儀表的示值即可知道液位高度(可以用液位高度標度),即用壓力表測量液位原理圖
2.差壓式液位計1)差壓式液位計工作原理差壓式液位計也屬于靜壓式液位計的一種,它廣泛適用于密封容器的液位測量。因為在有壓力的密閉容器中,液面上部空間的氣相壓力不一定為定值,所以用壓力式液位計來測量液位時,其示值中就包含有氣相壓力值,即使在液位不變時,壓力表的示值也可能變化,因
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