第講物位及厚度檢測

第12講物位及厚度檢測

Level&Thicknesstransducer2008年3月1傳感器與檢測技術物位測量液位是指開口和密封容器中液體介質液面的高低；料位是指固體粉末或顆粒物在容器中堆積的高度；相界面是指兩種液體介質的分界面?！何挥?、料位計、界面計厚度測量直接測量直接測量是一種最為簡單、直觀的測量方法，它是利用連通器的原理，將容器中的液體引入帶有標尺的觀察管中，通過標尺讀出液位高度。

下圖所示的是玻璃管液位計。主要內容4.1浮力式物位檢測4.2靜壓式物位檢測4.3電容式物位計4.4超聲傳感器與物位、厚度檢測4.5微波式傳感器4.6核輻射物位與厚度檢測4.7電渦流傳感器及厚度檢測4.1浮力式物位檢測浮力式液位計是根據(jù)液位變化時，漂浮在液體表面的浮子隨之同步移動的原理工作的。這一移動距離通過機構傳出或變成氣信號或電信號，即可測出液位，即為恒浮力式測量；也可將浮筒的一部分浸入液體中，并使之不能自由漂浮，則其所受的浮力將隨液位或相界面位置而變化，測出此浮力變化即可測出液位，即變浮力式測量。直讀式浮子式液位計，這是一種最簡單的液位計，一般只能就地顯示。式中：

W—浮子的重力；

F—浮力；

G—重錘的重力。圖4.1.1恒浮力物位測量原理圖1—浮子；2—繩索：3—重錘4.1.1恒浮力式物位檢測4.1.2變浮力式物位檢測浮筒式液位計屬于變浮力液位計，當被測液面位置變化時，浮筒浸沒體積變化，所受浮力也變化，通過測量浮力變化確定出液位的變化量。圖中：1-浮筒；2-彈簧；3-差動變壓器與書中圖4.1.3的不同?。∈街校?/p>

x0—彈簧被壓縮的位移；

C—彈簧的剛度；

G—浮筒的重力。平衡條件根據(jù)平衡條件可知為液體的密度其它力平衡的測量方式直線位移角位移4.2靜壓式物位檢測4.2.1靜壓式物位檢測原理4.2.2壓力式液位計4.2.3壓差式液位計4.2.4量程遷移4.2.1靜壓式物位檢測原理原理：液柱靜壓與液柱高度壓力成正比式中：

pA—A點的靜壓；pB—B點的靜壓；

H—液體的高度；

—液體的密度。4.2.2壓力式液位計壓力計式液位計測量敞口容器的液位高度。1—閥門；2—導壓管；3—壓力表關于測量值修正的問題壓力表式壓力液位計法蘭(Flange)液位計法蘭盤壓力計黏稠液體的隔離和傳遞介質（硅油）法蘭式壓力液位計吹氣式液位計適用于腐蝕性、高粘度、含有懸浮顆粒的液體液位敞口容器吹氣式液位計4.2.3壓差式液位計2—壓差計，其輸出與上下壓力差有關；4.塊3電容棉式物蝕位計電容償式物助位傳茄感器吸利用祝被測這物的座介電想常數(shù)規(guī)與空率氣的快不同聞的特鳳點進辨行檢形測適用前于導聯(lián)電、休非導豎電液摟體的疼液位業(yè)和粉嬌狀物冊料的奔遠距蛾離連跳續(xù)測須量和認指示怎。4.鑼3.鏈1電容巧式物脂位計訂工作存原理4.機3.午2電容柿式物粗位傳射感器4.蔽3.捐3電容妨式物樹位傳桌感器讓應用串舉例4.版3.獨1電容界式物命位計孝工作續(xù)原理檢測經原理摘：兩個亡長度拳為L，半義徑分呼別為R和r的圓處筒形灑金屬遺導體送，中右間隔牲以絕克緣材再料構示成圓涉筒形擠電容辛器，孕如圖旺所示踩。電證容器頃的電在容量懶：液位啟變化騙引起漂等效遞介電榴常數(shù)1變化籠，從鮮而使嫁電容稻器的且電容逼量變氣化。電極停間被塵介電且常數(shù)敵為2的液策體浸則沒時暮，引頓起電廟容變芹化浸沒娘長度噴為l時，器則電旦容值婆為電容抽變化畢值與味液體將的高臉度成付正比4.士3.糞2電容活式物相位傳規(guī)感器用來隱測量導電商介質的單迎電極燈電容哲液位享計它只兔用一螞根電流極作莖為電捆容器杰的內電起極，一迷般用陷紫銅賢或不宗銹鋼例，外燒套聚清四氟嬸乙烯梨塑料顫管或籮涂搪童瓷作淘為絕儀緣層雪，而強導電頁液體弊和容劈燕器壁揭構成供電容爛器的外電吧極。1-內電幸極；2-絕緣分套用于撕測量非導脅電介繳質的同就軸雙忌層電乏極電說容式吧液位耐計。內電襯極和結與之姐絕緣句的同時軸金較屬套物組成躁電容偽的兩軍極，味外電暢極上翁開有忘很多肢流通秒孔使湯液體就流入咱極板柄間。1、2內、閃外電秋極；3絕緣返套；4流通飼孔。4.終3.綢3電容遷式物庭位傳漁感器她應用環(huán)舉例電容任式料出位1-金屬滾電容內；2-測量訊電極撕；3-輔助鋼電極土；4-絕緣騙套4.余4超聲碼傳感卷器與尼物位檔、厚工度檢撒測4.衡4.勵1超聲獄波檢杠測原鎮(zhèn)理4.尤4.苦2超聲支傳感購器4.綿4.族3超聲瞞傳感具器測染物位4.周4.懼4超聲眠傳感班器測惱厚度4.乎4.聽1超聲質波檢潮測原百理超聲造波及需其波霜形縱波龜橫兄波偽表面倚波超聲閃波的砍傳播趴速度v取決腦與介撇質的晚彈性轟常數(shù)象和密努度擴散頭角si伸n=出1.交22總(/D)反射污與折筑射反射耽定律騙折佛射定甜律敘反射慕系數(shù)R聲波翠的衰蔥減(d滾B/定cm丸)和頻前率的踐關系4.留4.敲2超聲谷傳感遵器超聲雙傳感融器主都要有壓電沒式、磁裳致伸估縮式鈔、電澆磁式黎等。壓電平效應和逆壓總電效盈應采用哲脈沖須工作第方式壓電面材料仿：石英鑰（Si潤O2）童鈦酸伐鋇(B樹aT懲iO3)鋯鈦解酸鉛(P并ZT滴)偏鈮鐘鉛(篩Pb括Nb槐O(jiān)6)4.脫4.且3超聲榴傳感蓋器測占物位超聲槽波液貞位測六量有舞許多優(yōu)點：與介壩質不接申觸，無箏可動歉部件繪，電晝子元恢件只鉛以聲翻頻振鏟動，餐振幅黨小，漠儀器壽命秤長；超聲擁波傳稀播速勢度比胳較穩(wěn)宿定，箱光線顛、介忽質粘即度、恰濕度貌、介飄電常粗數(shù)、悠電導屬率、狡熱導拉率等播對檢斧測幾窯乎無鳳影響怪，因趟此適用究于有很毒、深腐蝕番性或嫌高粘概度等跪特殊朽場合母的液粘位測傍量；不僅亞可進爬行連繁續(xù)測牛量和慌定點相測量裂，還纏能方合便地油提供遙測潔或遙迫控信號飄；能測月量高統(tǒng)速運且動或有傾軋斜晃鈴動的瞇液體純的液甲位，如度置于搬汽車規(guī)、飛于機、蔬輪船金中的諷液位保。超聲鈴波液輕位測旬量也隨有缺點：超聲摧波儀貍器結啟構復規(guī)雜，戒價格奶相對昂貴；當超牛聲波竄傳播介質孟溫度爪或密編度發(fā)生控變化考，聲鼓速也杜將發(fā)雹生變始化，齊對此染超聲滿波液基位計俱應有譜相應嫁的補殺償措雀施，肝否則崇嚴重科影響縮慧測量踢精度遲；有些輪物質胡對超衫聲波范有強溉烈吸收作用懇，選榨用測乳量方體法和忍測量熟儀器辟時要男充分構考慮員液位粉測量北的具組體情純況和李條件肌。(a賀)氣介歇式(b弦)液介型式(c幅)固介雅式單探蜓頭超宵聲波屋液位油計超聲鴿波傳蒸播距星離為L，波膜的傳備播速及度為c，傳覆播時撕間為t，則硬：超聲剪波液風位計諷利用刪波在咽介質掃中的腸傳播焦特性碑。在容除器底材部或期頂部殺安裝摩超聲鹿波發(fā)脾射器販和接呀收器昨，發(fā)液射出興的超幫聲波待在相在界面涉被反協(xié)射。早并由徑接收紗器接代收，宿測出刑超聲懇波從界發(fā)射槍到接的收的呢時間腸差，敬便可售測出窗液位蟲高低慕。超聲懼波液趣位計欄按傳植聲介墻質不訊同，帶可分疲為三京種氣介伸式液介革式固介書式按探鬧頭的許工作吧方式澆可分潤為自孤發(fā)自倦收的阿單探加頭方蠻式和柳收發(fā)羽分開浪的雙舌探頭泊方式冷。相告互組距合可欠以得紙到六稅種液疲位計推的方撥案。4.嗽4.四4超聲寧傳感垮器測防厚度4.導5微波喊式傳導感器4.甜5.冒1微波且傳感趕器的婦組成搖、原喬理及凱分類4.積5.瞧2微波指傳感降器測艱物位脂與液糾位4.斤5.斯3微波旋傳感夢器測競厚度在電木磁波坊譜中陪將波仗長為1～10育00禁mm支(頻率何：30紗0M飾Hz親~援3姨00事GH善z)的電稀磁波喘稱為招微波。微波掏的特萄點是:(1沾)在各榴種障獨礙物吉上能閥產生知良好抽的反蛛射，芹具有蜓良好骨的定銀向輻棚射性外能；(2淚)在傳軌輸過游程中塵受到疾粉塵憐、煙暮霧、偏火焰文及強準光的少影響悄小，侄具有首很強剖的環(huán)饅境適丟應能隱力。4.嘴5.星1微波撒傳感測器的摔組成魔、原襖理及紗分類MS與S合而摘為一——有源未微波票傳感志器MS與R合而老為一——自振文蕩式警微波記傳感胞器1.反射踐式微趙波傳冤感器利用寸微波斬反射凍的原捕理制啦作的姥液位章計，腹可以軍連續(xù)洗檢測添與實秘現(xiàn)液戰(zhàn)位定波點控與制。2.遮擋世式微議波傳盒感器4.廁5.兵2微波奴傳感墨器測辟物位內與液厲位1.微波連物位賽計物位船低物位麗高圖為再定點霉式微蝕波料鋼位計流原理征示意咐圖。削圖中的振速蕩器侮為一殺高頻犬振蕩虹器，襯可用捏速調束管、算磁控睡管或微波援固體腥元件且構成壓。小型療的微鈴波振賭器可勞用體世效應法管、面微波蓬砷化見鎵金態(tài)屬半揭導體侮場效壟應三竹極管糕、高飼遷移勾率場趙效應電三極袍管等惜作發(fā)忌生器止，產叢生的閱微波岸用波冰導管市引到乓輻射升天線鍋而發(fā)耍射出夾去。發(fā)射話天線痰與接落收天稠線有戀扇形憤、角垃錐形嗎或圓育錐形邪等嗽蜘叭筒凱天線碰，可帽保證庭輻射躍波有統(tǒng)良好擔的方性向。紹此外勾還有愛一種泥介質移天線滾，方燒向性煩更好訪。振蕩幟器產域生的緩微波姻電流玻，饋境送給章安裝乖在料冠面一總側的灣發(fā)射勢天線陡向料匯面發(fā)稻射出乒去，恭經過勾料上返方被史接收遭天線海接收檢。當料蛇位較藏低時瓦，定樂向發(fā)惰射的州微波醬無衰炊減的想直接宿為接蝕收天敬線接旦收，填經前襲置放急大器示放大轟到適講當?shù)姆痣娖綐撕箴亼n送到殲電子藥放大鞭器，宰經檢搭波、街放大成后，術與定梢電壓梢比較樓，發(fā)大出正覺常工飲作的犧信號建，表感示料遙位沒蜘有超雙過規(guī)泉定高晨度。這時啄接收拳器由屯天線搜收到落的功晴率為數(shù)：式中給：——微波累發(fā)射扛與接佩收天供線的鉤增益青；——微波數(shù)的波嘴長；——發(fā)射蚊與接樓收天仇線的足距離銷；——饋送障給發(fā)穗射天補線的化功率久。當料干位升知高到壇遮斷薄微波決束時貌，微早波一爭部分藝被物飾料反蔽射回俱去，亞一部循分被橋物料拒吸收蝕。接源收到面的微裙波功勿率篩為式中夠為辨衰減污系數(shù)嶼，決亦定于綱物料墻的電獸磁性頭能、渡顆粒百大小販、堆太積形痛狀及肢含水芳量等蜓。此時疏微波也被接者收后扒經放煌大并塌在電列壓比漁較電陽路與湊定電賺壓進鴉行比弱較，筆其電疤位低筆于定還電壓憑，使鑼儀表酷發(fā)出造料位結高的器信號反。這種押定點平式微沉波物幣位計狀很適膨合于在物位蘇測量拔的上耽、下俊限報敲警用肯。2.微波挨液位秒計3.調頻惜連續(xù)朋波式組物位粒計通常駝只需截將發(fā)灑射、尋接收品天線餓裝在愧被測付料倉詢（罐孕）上純方，洗即可年對物導位進避行連竟續(xù)測渡量。爛這種縮慧調頻醉連續(xù)央波式亦微波寇物位剛計抗務機械丑噪聲填、電芽磁噪蝕聲能疊力強貫，在藝高溫顫、高威壓、拔高粘冒度情滿況下誦，可咬連續(xù)殃、快相速而聚準確繭地測豈出目優(yōu)標物竭體的冶物位撈值。調頻期連續(xù)嘩波式交微波慕物位什計工炮作原柔理如周圖所膀所示瓶。調頻春式微世波液陜位計原理梢示意踢圖固態(tài)慈源頻泛率變桃化規(guī)監(jiān)律為：式中英：T——調制壯波周螞期；F——調制坊波頻即率；——固態(tài)膊源初底始頻韻率；——本振頻率漸；——固態(tài)脅源在哭調制援信號1/搭2周期閉內的傳頻偏敏范圍稈；t——時間拔?；夭宇l率宵為牧：式中——回波尺頻率；——微波當往返淋于被敗測對乏象之劫間的巧延遲摔時間Δt=裝2L紙/C，C為光筐速，L為被測斷距離聾；所以絕，差存頻頻這率檢為由上孤式整疊理得關被測烏距離L為從上飲式可呆以看韻出被盼測距胞離L與差委頻頻序率石成峽正比德。當丈固態(tài)鵲源的場調制顧頻率F和頻接偏筑一危定時訂，只晚要測察出壟，顫就可雜以計潑算得盆到L。當固宵態(tài)工田作頻射偏=3旗00繡M朗Hz，調對制頻秋率F=疑1k畏Hz屢,則有棟：即被巖測距墾離L每變抬化1鉗m時，訓差頻喂頻率發(fā)為4翻kH紀z。采用罵三角蔥波雙堤重調總制可喘以克些服調類頻式惰微波示物位尋計的訪部分略固有皂誤差抖；加唯上采煮取其失他措街施，臭微波宗物位根計的暴測量清精確渾度可繩達±1叛%。測窗量范李圍一唯般為0.養(yǎng)5~慚20采m，最巷大可膚達幾烘十米時（由附固態(tài)飲源發(fā)猴射功臨率大襲小決波定）兔以上會。4.論6核輻夫射物蚊位與需厚度千檢測4.污6.重1放射胳源和肌探測傲器4.懇6.取2測量癢電路4.糊6.島3核輻瞇射厚丟度計4.岡6.搞4核輻妻射液惰位計4.飲6.壞1放射呈源和尼探測堅器不同糕物質互對同懶位素屢射線什的吸竿收能射力不娃同，候一般狠固體真最強吉，液史體次答之，陡氣體馳最差裂。當射軋線射汪入厚棵度為H的介芒質時偵，會脅有一差部分央被介腿質吸己收掉元。透清過介倍質的壘射線覆強度I與入拴射強毅度I0之間識有如泳下關故系：式中—吸收躬系數(shù)者，條損件固嗽定時帝為常晶數(shù)。湖變形恐為：因此喊測液事位可吸通過炎測量睬射線吹在穿表過液賺體時蕩強度功的變釀化量染來實副現(xiàn)。核幅秤射式冤液位脆計由使輻射周源、貞接收情器和菜測量儲儀表甘組成。輻駝射源瘋一般暫用鈷60或銫途，放買在專猛門的懂鉛室付中，柏安裝份在被慨測容盜器的狐一側武。幅渡射源沙在結叫構上補只能者允許火射線即經鉛瞎室的健一個蹤蝶小孔減或窄疏縫透分出。接收授器與若前置幅放大梁器裝確在一謙起，殼安裝憑在被柱測容理器另艱一側材，射線敲由蓋狀革計閉數(shù)管芬吸收栽，每討接收士到一遠個粒子痛，就糧輸出淘一個的脈沖卻電流渠。射猶線越該強，揭電流肌脈沖有數(shù)越宿多，梅經過溪積分胖電路丑變成仗與脈壘沖數(shù)細成正鋒比的租積分粒電壓檔，再院經電憂流放也大和姿電橋撿電路誼，