1、化工仪表及自动化,昆明理工大学 杨彪20102011学年下,第三章,检测仪表及传感器,21:19:06,昆明理工大学,知识结构,第5章 自动控制仪表,第6章 执行器,第2章 过程特性,第3章 检测仪表与传感器,第4章 显示仪表,第1章自动控制系统基本概念,第7章 简单控制系统,第8章 复杂控制系统,第9章 新型控制系统,第10章 计算机控制系统,21:19:06,昆明理工大学,压力检测方法及仪表,本章内容,物位检测方法及仪表,流量检测方法及仪表,温度检测方法及仪表,数字式显示记录仪表,21:19:06,昆明理工大学,第四节 物位检测方法及仪表,第三章 检测仪表与传感器,21:19:06,昆明理
2、工大学,物位检测方法,应用浮力原理检测物位 应用静压原理检测物位 应用超声波反射检测物位,物位检测仪表,超声波物位计,本章主要内容,21:19:06,昆明理工大学,物位-指容器中的液体介质的液位、固体的料位或颗粒物的料位和两种不同液体介质分界面的总称,液位容器中的液体介质的高低 料位容器中固体或颗粒状物质的堆积高度,物位检测的作用 确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需要或进行经济核算； 为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定的范围内； 对它的上下极限位置进行报警，以保证生产安全、正常进行。,物位的基本概念,21:19:06,昆明理工大学,应用浮力原理检测物位 应用静压原理检测物位应用超声
3、波反射检测物位,物 位 检 测 方 法,21:19:06,昆明理工大学,应用浮力原理检测物位,利用漂浮于液面上的浮标或浸没于液体中的浮筒对液位进行测量的。当液位变化时，前者产生相应的位移，而所受到的浮力维持不变，后者则发生浮力的变化。因此，只要检测出浮标的位移或浮筒所受到的浮力的变化，就可以知道液位的高低。,恒浮力法液位测量示意图,测量原理,21:19:06,昆明理工大学,应用静压原理检测物位,压力表测量液位原理,通过液柱静压的方法对液位进行测量的。 敞口容器：多用直接测量容器底部压力的方法。如图所示，测压仪表通过导压管与容器底部相连，由测压仪表的压力指示值，便可推知液位的高度。,其关系为 式
4、中 P测压仪表指示值 H液位的高度液体的密度g重力加速度,式中 PA、PB分别是液面上部介质压力和液面以下H深度的液体压力。,密闭容器：测量容器底部压力，除与液面高度有关外，还与液面上部介质压力有关，其关系为,21:19:06,昆明理工大学,差压变送器测量液位时的零点迁移问题（重点）,安装位置条件不同存在着仪表零点迁移问题,特征：差压变送器的正压室取压口正好与容器的最低液位（Hmin=0）处于同一水平位置。作用于变送器正、负压室的差压P与液位高度H的关系为P=Hg。 当H =0时，正负压室的差压P=0，变送器输出信号为4mA 当H= Hmax时，差压Pmax=gHmax，变送器的输出信号为20
5、 mA，,无迁移,21:19:06,昆明理工大学,负迁移,差压变送器的正、负压室的压力分别为,正、负压室的压差为,当被测液位H=0时，P=-（h2-h1）2g0，使变送器在H=0时输出电流小于4 mA；H=Hmax时，输出电流小于20 mA,P=Hg,21:19:06,昆明理工大学,负迁移测量安装图,负迁移示意图,21:19:06,昆明理工大学,正迁移,变送器的安装位置与容器的最低液位（H=0）不在同一水平位置,正、负压室的压力分别为,正、负压室的压差为,当被测液位H=0时，P=h1g 0，从而使变送器在H=0时输出电流大于4 mA；H=Hmax时，输出电流大于20 mA。,21:19:06,
6、昆明理工大学,正迁移测量安装图,正迁移示意图,21:19:06,昆明理工大学,无迁移、正迁移和负迁移示意图,（a）无迁移 （b）负迁移 （c）正迁移,0,5000,4,20,2000,7000,P (Pa),-2000,3000,I0(mA),某压力变送器的测量范围：05000Pa，,固定差压 =2000Pa,21:19:06,昆明理工大学,【例】如图335所示，用差压变送器检测液位。已知 =1200kg/ ， =950kg/ , =1.0m, =5.0m, 液位变化的范围是03.0m，已知当地重力加速度为9.8m/ ，求差压变送器的量程和迁移量。 解： 当液位在03m变化时，差压的变化量为：
7、Pa 根据差压变送器的量程系列，可选择差变的量程为40KPa.当H=0时，有,【例】,21:19:06,昆明理工大学,所以差变要进行负迁移，迁移量为37.24KPa，迁移后该差变的测量范围为 37.242.76KPa。,【例】,21:19:06,昆明理工大学,若采用DDZ-型仪表，则当变送器输出为4mA时，表示H=0, 当I=20mA时，H=403/35.28=3.4m, 即实际可测量液位为：03.4m。,若要求H=3.0m时差变输出为20mA, 应如何处理？,答：零点负迁移后，进行量程调整，使得当差压为-37.2435.28-1.96 KPa时，输出为20mA。,【例】,21:19:06,昆
8、明理工大学,应用超声波反射检测物位,根据超声波从发射到接收反射回波的时间间隔大小与被测介质高度成比例关系的原理，实现液位测量的。,测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界面发射超声波，经过时间t后，便可接收到从界面反射回来的回波信号。,测量原理,根据传声介质的不同可以分为：液介式、气介式、固介式三种。,V-超声波在液体中的传播速度 H -从探头至界面的距离（被测介质物位高度） T -超声波从探头发射至液面反射回来的时间,21:19:06,昆明理工大学,超声波物位计,超声波物位计由超声波发射、接收器（探头）及显示仪表组成。,超声波物位计原理框图,超声波物位计的原理 物位计以微处理机8031单片机为核心，进行超声波的发射、接收控制和数据处理，具有声速温度补偿功能及自动增益控制功能。,21:19:06,昆明理工大学,放射线通过介质时，其强度衰减与物质的吸收系数和介质层厚度有关：目前，工业上使用的放射线物位计有连续式和间断式两种。,核辐射式物位计,
