热导式液位自动监控系统指导书

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1、热导式液位自动监控系统一、课题研究目的液位的测呆和控制是在工业生产、日常生活和科研实践中具有广泛应用需求的技术，人到化工厂中的巨大的液体原料储罐，小到LI常生活或科研中用到的中小型容器（如热水器、液氮杜瓦瓶等），都在不同程度上需要使用这类技术，而在现实的应用条件屮，对于液氮等特殊液体液位的测量往往比较难以实现，例如，在实验室中，往往只是采用简单的探杆法，液位测量结果极为粗糙。我们研发的热导式液位口动监控系统是面向液氮、反应原料储槽等特殊场合使用的密闭容器屮液位检测的实际应用而研发的新型智能化仪器系统，可以适应液氮等恶劣环境。本系统智能程度高，可扩展性好，

2、结构简单易于维护，同时成木较低。该项目的成功研究可望弥补目询现有液位探测仪表实吋智能监控方而的不足，具有较咸的实用价值。二、课题背景现在广泛使用的液位探测技术主要是基于以下原理：•液位探杆。虽然易于操作，但是无法进行实时精确测量，且很难适用于各种条件下的测量。•基于连通器原理的液位计，虽然方便可行，但易受内外管压力差影响，不够梢确，且无法胜任不透明密闭容器或低温条件下的液位测屋。•电导探头法，利用不同液体具有不同导电率的原理测量液位，易受各种干扰，无法用于测量绝缘液体,而测量过程中测量仪可能造成液体被电解或者发生电极腐蚀，H•无法适川于防爆环境的测量。•

3、超声波、雷达回波测量技术。高精度的雷达液位计虽然可以达到较高的精度，但成本较高，器械过大,无法胜任小型容器的液位测量，且低温液体的雾化对雷达测量有较大影响。•浮了液位计。简单的浮了液位计应用非常广泛，具冇成木低廉的优点，但测量精度冇限，采用了伺服系统的液位计虽然性能较好，但结构复杂，不易维护。•液位开关法。基于浮了原理，将液位信号转换成电信号。但一般只能用于储罐顶部的限位，无法进行精确的液位测量。•差压法。通过测量储罐内液体上下部分的压力差，确定液位及容量。该方法原理简单，便用方便，n前生产差压液位计的的厂家较多。但由于该原理无法很好的适应不同特性液体的

4、液位测fi,H受液体温度（密度）分层影响较人，故在人型贮槽屮无法应用。•热导法。该方法利用液体・气体的导热率差异进行液位测量，适用面广，工作可靠，受外界影响小。但现有的各系统热源与探头均为分离结构。以上各种原理、方法均有其不足Z处，冃前液位测量的发展趋势注重新原理、新技术的采用，重视扩展性，易用性，向智能化的方向发展。因此，本课题正符合了当前的发展趋势。我们在本项n中研究的热导式液位自动临测系统，不仅可以采用多种模式、多个版木样机实现对液位的实时监控、数据采集和传输，而门预昭了继电器、电动阀、电动泵的接口，略加扩展即对进行液体口动化配给补充。木系统具有体

5、积小，探测灵敏度高，智能化程度高、易于通过软件升级实现功能扩展等优点,其成功研发对于液位测量及控制领域的研究发展很有意义。三、课题研究主要内容3・1项目方案木系统的基木原理是：基于热传导定律和热敏电阻的阻值随温度变化的现象，使用热敏电阻器件同时作为热源和温度传感器，利用液体与液血上方气体的导热率及比热容的差界所造成和同（或相近）发热功率状况下的热敏的温度和电阻阻值差异以实现液位白动监测，并利用单片机或其他电路模块（实际采用USB203模块连接PC）进行数据处理和系统控制，可以进一步扩展增加执行器件实现液位的实时控制，从而形成一套完整的智能化测控仪器。本项

6、n的核心理论基础是液体与气体在密度、导热率及比热容等物理参数上的显著羌异，必将使置于其屮的发热/热敏器件在通以相同的T•作电流的情况下产生不同的热效应。因此，我们可以利用通电的热敏电阻口身作为热源，同时利用其在不同介质（液体或气体）中散热速率的不同实现对液体和气体的分辨。本项目具有以下特色和创新点：（1）本系统利用液体与气体导热率及比热容不同的热导原理实现液位测量；（2）采用伯热敏电阻以解决超低温工作的难题；（3）使用热敏电阻器件同时作为热源和温度传感器，集成度高；（4）智能化高，可以通过软件升级实现功能扩展；（5）采用阵列式传感元件布局，可以对每个电阻

7、进行监测，能够确保信号幅度的前提下降低能耗延氏元件寿命和减小对液休坏境的影响；棊于这一创新思路，木项冃按照以下具体的方案和技术路线开展研究。3.1.1热敏电阻材料与介质选配实验进行适合不同液体种类、温度压力环境的热敏电阻材料的选择和器件参数的选配，以及确定各种材料器件及应用条件下的工作参数（电流、电压等）。3.1.2双位限的液位控制实验设置上下两个热做电阻，对液位的上下限进行测量、控制。例如当上下两个电阻均处在气体中时，通过信号的监控可以判断出液位过低，需要补充液体，而在二者都被浸没时，停止液体补充。3.1.3热敏电阻阵列设计和试验在双位限实验的基础上，

8、将两个热敏电阻推广为多个热敏电阻构成的阵列，以达到准连续液位测量和任意液位控制的