第4章+物位及厚度检测(新)ppt课件.ppt

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1、第四章物位及厚度检测常用传感器及应用2定义及检测方法分类314.1基本概念物位:统指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。对应不同性质的物料又有以下的定义。液位:指设备和容器中液体介质表面的高低。料位:指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度。界位:指相界面位置。容器中两种互不相溶的液体，因其重度不同而形成分界面，为液-液相界面；容器中互不相溶的液体和固体之间的分界面，为液-固相界面。液-液、液-固相界面的位置简称界位。物位是液位、料位、界位的总称。对物位进行测量、指示和控制的仪表，称物位检测仪表。物位检测仪表的分类：物位检测仪表按测量方式可分为连续测量和定点测量两

2、大类。连续测量方式能持续测量物位的变化。定点测量方式则只检测物位是否达到上限、下限或某个特定位置，定点测量仪表一般称为物位开关。按工作原理分类，物位检测仪表有直读式、静压式、浮力式、机械式、电气式等。4.1基本概念直读式物位检测仪表:采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器中物位的高度。方法可靠、准确，但是只能就地指示。主要用于液位检测和压力较低的场合。静压式物位检测仪表:基于流体静力学原理，适用于液位检测。容器内的液面高度与液柱重量所形成的静压力成比例关系，当被测介质密度不变时，通过测量参考点的压力可测知液位。这类仪表有压力式、吹气式和差压式等型式。4.1基本概念浮力式物位检测仪表

3、:基于阿基米德定律，适用于液位检测。漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液面变动时其浮力会产生相应的变化，从而可以检测液位。这类仪表有各种浮子式液位计、浮筒式液位计等。机械接触式物位检测仪表:通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实现物位的测量。这类仪表有重锤式、旋翼式和音叉式等。4.1基本概念电气式物位检测仪表:将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位变化时其电气参数如电阻、电容等也将改变，通过检测这些电量的变化可知物位。其他物位检测方法:如声学式、射线式、光纤式仪表等。物位检测的意义：a.精确的物料的数量。b.保证产品质量与安全。4.1基本概念4.2电容式物位计4.2.1

4、电容式物位计的工作原理电容式物位计是基于圆筒形电容器的原理而工作的，它将被测介质料位的变化转化成电容量的变化。通过对电容的检测与转换将其变为标准的电流信号输出。适用范围：各种导电、非导电液体或粉状料位的测量。RLHL电容量的变化量与电极浸没的长度成正比关系4.2电容式物位计大致可分成三种工作方式。一、立式圆筒形导电容器，非导电液体或固体粉末的物位测量。4.2.2电容式物位传感器器壁为电容的外电极，沿轴线插入金属棒，作为内电极。4.2电容式物位计4.2电容式物位计二、立式圆筒形导电容器，且物料为导电性液体的液位测量。用一根电极作为电容器的内电极，一般用紫铜或不锈钢，外套聚四氟乙烯塑料管

5、或涂搪瓷作为绝缘层，而导电液体和容器壁构成电容器的外电极。4.2电容式物位计三、非金属容器，或虽为金属容器，但非立式圆筒形，物料为非导电性液体的液位的测量。中心棒状电极的外面套有一个同轴金属筒，并通过绝缘支架互相固定，金属筒的上下开口，或整体上均匀分布多个小孔，使筒内外的液位相同。中央圆棒与金属套筒构成两个电极，电容的中间介质为气体和液体物料。这样组成的电容Cx与容器的形状无关，只取决于液位的高低。由于固体粉粒容易滞留在极间，所以此种电极不适于固体物位的测量。4.2电容式物位计4.2.3电容式物位计的特点：可测量液位、粉状料位、也可测界位，具有结构简单，安装要求低等特点但当被测介质粘

6、度较大时，液位下降后，电极表面仍会粘附一层被测介质，从而造成虚假液位示值，严重影响测量精度。被测介质的温度、湿度等变化都能影响测量精度，当精度要求较高时，应采用修正措施。4.3超声传感器与物位、厚度检测超声传感器是基于回声测距原理设计的，利用超声波发射探头发出超声脉冲，发射波在料位或液位表面反射形成回波，由接收探头将信号接收下来，测出超声脉冲从发射到接受所需时间，根据已知介质中的波速就能计算出探头到物位或液位表面的距离，从而确定物位的高度。4.3.1超声波检测原理一、超声波及其波形波动（简称波）：振动在弹性介质内的传播声波：其频率在16~2×104Hz之间，能为人耳所闻的机械波次声波

7、：低于16Hz的机械波超声波：高于2×104Hz的机械波。声频越高，则发射的声束越尖锐，方向性越强，但在介质中衰减也越大。微波：频率在3×108~3×1012Hz之间的波4.3超声传感器与物位、厚度检测声波的频率界限图4.3超声传感器与物位、厚度检测纵波——质点振动方向与波的传播方向一致的波，称为纵波。它能在固体、液体和气体中传播；横波——质点振动方向垂直于传播方向的波，称为横波。它只能在固体中传播；表面波——质点的振动介于纵波与横波之间，沿着表面传播，振