测量仪表基础知识―物位测量ppt课件.ppt

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1、物位测量物位是指存放在容器或工业设备中物质的高度或位置。如液体介质液面的高低称为液位；液体—液体或液体—固体的分界面称为界位；固体粉末或颗粒状物质的堆积高度称为料位。液位、界位及料位的测量统称为物位测量。测量液位、界位或料位的仪表称为物位计。根据测量对象的不同，可分为液位计、界位计及料位计。为了满足生产过程中各种不同条件或要求的物位测量，物位计的种类有很多，测量方法也各不相同，本章将对常用的物位测量方法及典型的物位计进行介绍。目录一、浮力式液位计二、静压式液位计三、电容式液位计四、非接触式物位测量一、浮力式液位计（一）浮子式液位计（二）浮筒式液位计浮子式

2、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位移反映液位的变化，浮子在测量中所受浮力为恒定值，故称为恒浮力法如图所示，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。则平衡关系为：式中W——浮子所受重力；F——浮子所受浮力；G——平衡重物的重力。一般使浮子浸没一半时，满足上述平衡关系。测量原理（一）浮子式液位计当液位上升时，浮子被浸没的体积增加，因此浮子所受的浮力F增加，则W－F

3、位高度上；反之亦然。忽略绳索的重力影响，W和G可认为是常数，因此浮子停留在任何高度的液面上时，F的值也应为常数，故称此方法为恒浮力法。这种方法实质上是通过浮子把液位的变化转换为机械位移的变化。测量原理在这种转换方式中，绳索两端垂直长度l1和l3不等时绳重以及滑轮的摩擦力会使平衡条件受到影响，因而引起读数的误差。绳重引起的误差是有规律的，能够在刻度分度时予以修正。摩擦力引起的误差最大，且与运动方向有关，无法修正，惟有加大浮子的定位能力来减小其影响。浮子的定位能力是指浸没浮子高度的变化量ΔH所引起的浮力变化量ΔF，而ΔF=ρgAΔH，则得表达式为式中A为浮子

4、的截面积，ρ为液体密度，g为重力加速度。可见增加浮子的截面积能显著地增大定位能力，这是减小摩擦阻力误差的最有效的途径。测量原理实例一:浮球式液位计浮球1是由金属(一般为不锈钢)制成的空心球。它通过连杆2与转动轴3相连，转动轴3的另一端与容器外侧的杠杆5相连，并在杠杆5上加上平衡重物4，组成以转动轴3为支点的杠杆力矩平衡系统。一般要求浮球的一半浸没于液体之中时，系统满足力矩平衡。当液位升高时，浮球被浸没的体积增加，所受的浮力增加，破坏了原有的力矩平衡状态，平衡重物使得杠杆5作顺时针方向转动，浮球位置抬高，直到浮球的一半浸没在液体中时，重新恢复杠杆的力矩平衡

5、为止，浮球停留在新的平衡位置上。如果在转动轴的外侧安装一个指针，便可以由输出的角位移知道液位的高低。应用实例在与容器连通的非导磁(一般为不锈钢)管内，带有磁铁的浮子随管内液位的升降，利用磁性的吸引，使得带有磁铁的红白两面分明的翻板或翻球产生翻转。有液体的位置红色朝外，无液体的位置白色朝外，根据红色指示的高度可以读得液位的具体数值，实例二:磁翻转式液位计应用实例返回本节（二）浮筒式液位计测量原理浮筒式液位计利用浸没在液体中的浮筒测量液位的变化，浮筒在测量中所受浮力随液位浸没高度而变化，因此称为变浮力法。测量原理如图所示，将一个截面相同、重力为W的圆筒形金属

6、浮筒悬挂在弹簧上，浮筒的重力被弹簧的弹性力所平衡。当浮筒的一部分被液体浸没时，由于受到液体的浮力作用而使浮筒向上移动，当浮力F与弹性力达到平衡时，浮筒停止移动，此时满足如下关系式中c——弹簧刚度；x——弹簧压缩位移；A——浮筒的截面积H——浮筒被液体浸没的高度ρ——被测液体密度；g——重力加速度。测量原理当液位变化时，由于浮筒所受的浮力发生变化，浮筒的位置也要发生变化。例如液位升高ΔH，则浮筒要向上移动Δx，此时的平衡关系为又因为所以有如果在浮筒的连杆上安装一个位移-电气转换装置，便可输出相应的电信号，实现液位的信号的远传和标准化处理。浮筒产生的位移Δx

7、与液位变化ΔH成比例。变浮力液位计实例—轴封膜片式浮筒液位计轴封膜片式浮筒液位计是的结构如图所示，它也是由测量和转换两部分组成。测量部分包括浮筒、主杠杆；转换部分包括主杠杆、矢量机构、副杠杆、反馈机构、差动变压器及放大器等，其作用是将测量部分产生的力矩转换为相应的电信号。当液位升高时，作用于浮筒上的浮力随之增大，此力作为输入力F1作用在主杠杆的一端，使主杠杆以轴封膜片为支点产生顺时针方向的转动。转换部分结构原理与电动差压变送器的转换部分相同，此处不再详述。返回本节二、静压式液位计（一）静压法液位测量的原理（二）压力式液位计（三）差压式液位计（一）静压法液

8、位测量的原理测量原理静压式液位的测量方法是通过测得液柱高度产生的静压实现液位测量