过程控制仪表第2章变送器

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1、2.6物位的检测与变送（液位、料位、界位）2.6.1物位检测的主要方法静压式测量法：根据流体静力学原理，装有液体的容器中某一点的静压力与液体上方自由空间的压力之差同该点上方液体的高度成正比。压力式：敞口容器；差压式：闭口容器电气式测量法物位变化→电气参数：电阻、电容、磁场等变化→与电容式差压变送器配合→标准信号。声学式测量法：利用特殊声波（如超声波）在介质中传播速度及在不同相界面之间的反射特性来检测物位。4.射线式测量法：利用同位素放出的射线（如r射线等）穿过被测介质时被介质吸收的程度来检测物位。2

2、2.6.2典型的液位变送器液位是指密封容器或开口容器中液位的高低，通过液位测量可知道容器内的原料，半成品或成品的数量，以便调节流入流出容器的物料，使之达到物料平衡，从而保证生产过程顺利进行。此外，通过液位测量可对生产过程中各环节所耗物料进行统计和经济核算。液位测量由于受到被测介质的物理性质，化学性质以及工作条件的影响，再加上以往未得到足够重视，因此，目前仍然是一个比较薄弱的环节。3一、浮力式液位变送器浮力式液位变送器是根据阿基米德原理工作的，即液体对一个物体浮力的大小，等于该物体所排出的液体的重量。

3、浮力式液位变送器可分为恒浮力式和变浮力式两种。恒浮力式液位计原理1．恒浮力式液位变送器42.变浮力式液位变送器浮筒式液位计原理右图为浮筒式变浮力液位计原理图。圆柱形浮筒部分沉浸于液体中，当浮筒被液体浸没的高度变化时，其所受浮力F也变化，F的变化压缩弹簧，弹簧的弹性力与浮筒的重力相平衡时，浮筒便处于某一平衡位置，测量弹簧的压缩位移，并转换成统一标准信号，便可得知液位高度。5浮筒GF弹F浮浮筒弹簧磁钢室输出指示器内置式外置式静井基本工作原理主要由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和输出指示器当浮筒沉浸

4、在液体中时，浮筒将受到向下的重力G、向上的浮力F浮和弹簧弹力F弹的复合作用。弹簧的伸缩使其与刚性连接的磁钢产生位移，再通过输出指示器内磁感应元件和传动装置或变换输出装置，使其指示出液位或输出与液位对应的电信号。特点和要求浮筒式液位计通常有内置式和侧装外置式两种安装方式，测量原理完全相同，但外置式安装更适用于温度较高的场合。6二、静压力式液位变送器--差压（压力）液位变送器基本工作原理（静力学原理）ΔP=ρgH零点迁移零点迁移的目的：使H＝0时，变送器输出为Iomin（如4mA）ΔP=ρ1gHΔP=ρ

5、1gH-ρ2g（h2-h1）ΔP=ρ1gH+ρ1gh无迁移负迁移迁移量：-ρ2g（h2-h1）正迁移迁移量：ρ1gh7例已知ρ1=1200kg/m3，ρ2=950kg/m3，h1=1m，h2=5m，液位变化范围0—2.5米，求：变送器的量程和迁移量。解Hmaxρ1g=2.5*1200*9.8=29400Pa变送器量程可选为：40kPa当H=0时，-ρ2g（h2-h1）=-4*950*9.8=-37.24kPa变送器需要进行负迁移，迁移量为－37.24kPa结论：差压式液位变送器，事实上就是一个差压变

6、送器，无非液位变送器的输出与液位高度H成线性关系，因此，差压式液位变送器的安装与前面所述的差压变送器的安装是完全相同的。为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大、易凝固等液体液位时，引压管线容易出现被腐蚀、被堵塞的问题，应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器（压力信号的远传装置），分单法兰式及双法兰式两种。8右图为吹气式液位变送的原理。将一根吹气管插入至被测液体的最低液位（零液位）处。压缩空气或惰性气体经恒压阀和流量计吹入贮液罐内，当吹气管的下端有微量气泡溢出时，导管内的压力几乎与液

7、封压力相等。吹气式液位测量原理三、吹气式液位变送四、电容式液位计原理：介电常数不同→电容变化→物位高频电源E；AB为可调桥臂，DA为测量桥臂；开关S检查工作状况（工作时Cx接入，检查时C2接入）。用这种方法测量时要求物料的介电常数必须稳定。交流电桥法测量电容原理图五、超声波液位计换能器原理（压电效应）：交变电场作用下，压电晶体将电能转换成振动称逆压电效应；将振动声波转换成交变电场称正压电效应；→发射器和接收器。电子装置：产生交变电信号、处理电信号缺点及补偿：超声波液位计测量精度主要取决于传播速度和时

8、间，而传播速度受温度、成分影响大。常在换能器附近安装一个温度传感器，并根据声速与温度的关系进行补偿或修正。11六、辐射式物位计原理：射线强度随介质厚度的增加而衰减IiI0h122.7成分分析仪表成分分析仪表是对物质的成分及性质进行分析和测量的仪表。在现代工业生产过程中，必须对生产过程中的原料、成品、半成品的化学成分、化学性质、粘度、浓度、密度、重度、以及PH值等进行自动测量和自动控制，以达到优质高产、降低能源消耗和产品成本，保证安全生产和防止环境污染的目的。按使用场合