检测技术及仪表 教学课件 ppt 作者 樊春玲 第5章 物位测量

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1、第5章物位测量教学目的及要求：1.掌握物位测量的意义、方法以及与之对应的测量原理；工业常用物位测量仪表和仪表在应用中应注意的问题。2.熟知工业现场常用物位检测仪表的种类及其使用方法，并能根据实际工况正确选择物位仪表，合理建立物位测量系统，尤其对在物位测量中经常遇到的零点迁移问题，能够在明确机理的前提下正确处理。物位测量主要外语词汇materiallevelmeasurement,staticpressuredifferentialpressure,zeroadjust,positiveadjust,negativeadjust,floatingballliquidlevelmeter,ultr

2、asoniclevelmetercapacitivelevelmeter主要内容5.1浮力式液位计5.2静压式液位计5.3电容式物位计5.4非接触式物位测量5.5物位测量实例物位：容器或工业设备中物质的高度或表面位置。如：液位：液体界面的高度。界位：液－液或液－固的分界面。料位：块状、固体粉末或颗粒状物质的堆积高度。物位测量的目的在于要正确的测知容器或设备中存储物质的容量或质量。这不仅是物料消耗或产量计量的参数，也是保证连续生产和设备安全的重要参数。测量液位、界位或料位的仪表称为物位测量仪表又称物位计，进而又分：液位计、界位计和料位计。这些仪表由于其测量的对象不同，且应用的工况亦不同，因此其原

3、理、结构和使用方法亦不相同。本章仅对常用的测量方法及典型仪表进行介绍。物位测量的意义及其工业过程的实际需求浮力式液位计是应用浮力原理测量液位的，它是利用漂浮于液面上的浮子升、降的位移来反映液位的变化，或者是利用浮子随液位浸没的高度而改变其所受浮力的变化来反映液面的变化，前者称为恒浮力法，后者称为变浮力法。1、恒浮力法的液位测量恒浮力法的测量原理是：将浮子由绳索经滑轮与容器外的平衡重物相连，利用浮子所受重力和浮力之差与平衡重物的重力相平衡，使浮子漂浮在液面上。5.1浮力式液位计（1）原理其平衡关系为：W——浮子所受的重力；F——浮子所受的浮力；G——平衡重物的重力图1恒浮力液位测量原理图一般使浮

4、子浸没一半时，应满足上述平衡关系，当液位上升时，浮子被浸没的体积增加，于是浮子所受的浮力F增加，则：,使原平衡破坏，则平衡重物下移，从而使浮子向上移动，进而又使浮力F减小，直至重新满足上式为止，最终浮子在新的液位高度上平衡，反之亦然，实现了浮子对液位的跟踪。由此可以看到这里W、G都是常数，当浮子在新的液位上达到平衡以后，F的值也应是常数。所以我们称此种测量方法为恒浮力法测量。（2）应注意的问题：①由于绳索的自重存在，会在l1与l3不等时产生测量误差。指出：这类误差由于是有规律的误差，可以在标尺分度时予以修正。②由于滑轮摩擦力的作用所产生的误差这种误差由于摩擦力的大小是很难确定的。因为它既与滑轮

5、工况有关，又与运动方向有关，所以无法修正，但我们可以设法加大浮子的定位能力来减小其影响。所谓浮子的定位能力是指:浸没浮子的高度的变化量ΔH所引起浮子的变化量ΔF，有，对同样的ΔH下，所对应的浮力变化量ΔF越大，则由此（即摩擦力）所引起的测量误差越小。因为可以想象，如果浸没浮子的高度变化量ΔH一定，而由此产生的浮力ΔF无穷大，则摩擦力的变化所引起的测量误差的影响是可以忽略的，那么怎样才能增大浮子的定位能力呢？我们可以由下式导出。对应于一确定浸没浮子的高度变化量ΔH下，希望ΔF/ΔH越大越好,有式中:A为浮子的截面积。可见增加浮子的截面积能显著增大定位能力。指出：这是有效减小摩擦阻力造成测量误差的

6、有效途径。尤其在被测介质密度较小时，此点更显的尤为重要。2、变浮力法液位测量测量原理：将一截面相同、重力为W的圆筒形金属浮筒悬挂在弹簧上，其中浮筒的一部分被液体浸没，此时浮筒所受的作用力有三个：①W—浮筒本身的重力；②弹簧的弹力；③浮力。在浮筒平衡时有：式中：c—弹簧刚度系数；x—弹簧压缩的位移量；A—浮筒截面积；H—浮筒被液体浸没的高度;ρ—液体密度;g—重力加速度。当液体变化时，由于浮筒所受的浮力发生变化，则浮筒的位置也要发生变化。如液位上升ΔH，则浮筒要上移Δx。液位变化时有：得：∴可见：浮筒产生的位移Δx与液位变化ΔH成比例。（原因是浮筒所受浮力发生变化，所以称为变浮力法测量）指出：如

7、果在浮筒的连杆上安装一铁芯如图，则差动变速器便可输出相应信号。3、典型恒浮力液位计、变浮力液位计的应用实例(1)恒浮力式液位计①内浮球式液位计：②外浮球式液位计：W――浮球重力；G――平衡物重力；F――所受浮力；L1――转轴到浮球的垂直距离；L2――转轴到重物重心的垂直距离。浮球式液位计常用于温度、粘度较高而压力不太高的密闭容器的液位测量。浮球液位计③磁翻板式液位计（磁性浮子式液位计）磁性浮子式液