自动检测技术全套配套课件第3版宋文绪 第5章.ppt

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1、第5章物位及厚度检测物位是液位、料位和相界面的统称。用来对物位进行测量的传感器称为物位传感器，由此制成的仪表称为物位计。液位是指开口容器或密封容器中液体介质液面的高低，用来测量液位的仪表称为液位计；料位是指固体粉状或颗粒物在容器中堆积的高度，用来测量料位的仪表称为料位计；相界面是指两种液体介质的分界面，用来测量分界面的仪表称为界面计。物位检测方法：直读法、浮力法、静压法、电容法、核辐射法、超生波法以及激光法、微波法等。机械量测量中，用到测厚仪超声波测厚仪、核辐射式测厚仪、红外线测厚仪、激光测厚仪、微波测厚仪等。5.1浮力式物位检测浮力式物位检测的基本原理是通过测

2、量漂浮于被测液面上的浮子（也称浮标）随液面变化而产生的位移来检测液位；或利用沉浸在被测液体中的浮筒（也称沉筒）所受的浮力与液面位置的关系来检测液位。前者一般称为恒浮力式检测，后者一般称为变浮力式检测。5.1.1恒浮力式物位检测原理如图所示5.1浮力式物位检测5.1.2变浮力式物位检测变浮力式物位检测原理如图所示，当浮筒的重力与弹簧的弹力达到平衡时，浮筒才停止移动，平衡条件为5.1浮力式物位检测设液位高度为H，浮筒由于向上移动实际侵没在液体中的长度为h，浮筒移动的距离即弹簧的位移改变量△x为根据力平衡可知从而被测液位H可表示为5.2静压式物位检测5.2.1静压式物

3、位检测原理静压式物位检测方法是根据液柱静压与液柱高度成正比的原理来实现的，其原理如图所示。5.2静压式物位检测5.2.2压力式液位计1、压力计式液位计2、法兰液位计5.2静压式物位检测3、吹气式液位计5.2.3压差式液位计用测量差压的方法来获得液位，如图所示。5.2静压式物位检测5.2.4量程迁移1、无迁移2、负迁移3、正迁移由上述可知，正、负迁移的实质是通过迁移弹簧改变变送器的零点，即同时改变量程的上、下限，而量程的大小不变。5.3电容式物位计电容式物位传感器是利用被测物的介电常数与空气（或真空）不同的特点进行检测的，电容式物位计由电容式物位传感器和检测电容的

4、测量线路组成。它用于各种导电、非导电液体的液位或粉状料位的测量，也可以实现液位或料位的自动记录、控制和调节。5.3.1电容式物位计原理其结构形式如图所示，当中间所充介质的介电常数为ε1时，则两圆筒间的电容量为5.3电容式物位计如果两圆筒形电极间的一部分被介电常数为ε2的液体(非导电性的)所浸没时，则必然会有电容量的增量ΔC产生。5.3电容式物位计5.3.2电容式物位传感器1、测量导电液体的电容式物位传感器2、测量非导电液体的电容式物位传感器5.3电容式物位计5.3.3电容式物位传感器应用举例5.4超声波传感器与物位、厚度检测5.4.1超声波检测原理1、超声波及其

5、波型人耳所能听到的声波在20~20000Hz之间，频率超过20000Hz，人耳不能听到的声波称为超声波。1.纵波2.横波3.表面波2、超声波的传播速度声速不仅与介质有关，而且还与介质所处的状态有关。5.4超声波传感器与物位、厚度检测3、扩散角4、反射与折射(1)反射定律(2)折射定律(3)反射系数5、声波的衰减气体吸收最强而衰减最大，液体其次，固体吸收最小而衰减最小。另外声波在介质中传播时衰减的程度还与声波的频率有关，频率越高，声波的衰减也越大。5.4超声波传感器与物位、厚度检测5.4.2超声波传感器超声波传感器，称为超声波换能器，有时也称为超声波探头。5.4超

6、声波传感器与物位、厚度检测5.4.3超声波传感器测物位超声波物位传感器根据使用特点可分为定点式物位计和连续式物位计两大类。1、超声式物位传感器的特点2、定点式超声物位计（1）声阻式液位计如图所示，声阻式液位计结构简单，使用方便。5.4超声波传感器与物位、厚度检测（2）液介穿透式超声液位计结构如图所示，该液位计结构简单，不受被测介质物理性质的影响，工作安全可靠。（3）气介穿透式超声物位计3、连续式超声物位计（1）液介超声液位计（2）气介超声物位计5.4超声波传感器与物位、厚度检测5.4.4超声波传感器测厚度超声波法测厚常用脉冲回波法。测厚的原理如图所示，5.5核辐

7、射物位与厚度检测核辐射传感器是根据被测物质对射线的吸收、反散射或射线对被测物质的电离激发作用而进行工作，核辐射传感器是核辐射式检测仪表的重要组成部分，它是利用放射性同位素来进行测量的。核辐射传感器一般由放射源、探测器以及电信号转换电路所组成。它可以检测厚度、液位、物位等参数。5.5.1放射源和探测器1、射线的种类及衰变规律(1)α粒子：一般具有4～10Mev能量，其电离能力较强，主要用于气体分析，用来测量气体压力、流量等参数。5.5核辐射物位与厚度检测(2)β粒子：实际上是高速运动的电子，它在气体中的射程可达20m，主要测量材料的厚度、密度或重量；根据辐射的反散

8、射来测量覆盖层的厚度，利