過程檢測儀表[電子教案]第三章物位檢測儀-資料下載頁
2025-05-14 22:14本頁面
【正文】 原理：利用超聲波的回波測距法測量空高來測量液位。 tvh= c21vc—— 超聲波在被測介質(zhì)中的傳播速度，即聲速； t—— 超聲波從探頭到液面的往返時間。 tvH =L c21?超聲波速度 Vc與介質(zhì)性質(zhì)、密度及溫度、壓力有關(guān)。介質(zhì)成分及溫度的不均勻變化都會使超聲波速度發(fā)生變化，引起測量誤差。 圖 超聲波液位計測量原理 超聲波的發(fā)射和接收 換能器：利用壓電元件構(gòu)成的。 超聲波發(fā)射：利用逆壓電效應(yīng)，在壓電晶體上施加頻率高于 20kHz的交流電壓，壓電晶體就會產(chǎn)生高頻機械震動，實現(xiàn)電能與 機械能的轉(zhuǎn)變，從而發(fā)出超聲波。 超聲波接受：利用正壓電效應(yīng)，壓電晶體在受到聲波聲壓的作用時，晶體兩端會產(chǎn)生與聲壓同步的電荷，從而把聲波轉(zhuǎn)換成電信號。 壓電晶體探頭的結(jié)構(gòu)。 。 圖 壓電晶體探頭的結(jié)構(gòu) 1壓電晶片； 2保護膜； 3吸收塊； 4蓋；5絕緣柱； 6接線座； 7導(dǎo)線螺桿； 8接線片； 9座； 10外殼 壓電片：厚度與超聲頻率成反比。兩面敷有銀層，作為導(dǎo)電的極板。 保護膜：避免壓電片與被測介質(zhì)直接接觸。為了使聲波穿透率最大，保 護膜的厚度取二分之一波長的整倍數(shù)。 阻尼塊：電振蕩脈沖停止時，吸收聲能量，防止慣性振動，保證脈沖寬度，提高分辨率 超聲波液位計組成 圖 氣介式超聲波液位計原理框圖 1探頭座； 2發(fā)射換能器； 3接受換能器 超聲波液位計的特點及應(yīng)用 超聲波液位計有以下特點： ①超聲波液位計無可動部件，結(jié)構(gòu)簡單，壽命長。 ②儀表不受被測介質(zhì)粘度、介電系數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等性質(zhì)的影響。 ③可測范圍廣，液體、粉末、固體顆粒的物位都可測量。 ④換能器探頭不接觸被測介質(zhì)，因此，適用于強腐蝕性、高粘度、有毒介質(zhì)和低溫介質(zhì)的物位測量。 ⑤超聲波液位計的缺點是檢測元件不能承受高溫、高壓。聲速又受傳輸介質(zhì)的溫度、壓力的影響，有些被測介質(zhì)對聲波吸收能力很強，故其應(yīng)用有一定的局限性。另外電路復(fù)雜，造價較高。 超聲波液位計的安裝 應(yīng)注意以下問題： ①物位計安裝應(yīng)注意基本安裝距離，與罐壁安裝距離為罐直徑的 1/6較好。液位計室外安裝應(yīng)加裝防雨、防曬裝置。 ②不要裝在罐頂?shù)闹行模蚬拗行囊好娴牟▌颖容^大，會對測量產(chǎn)生干擾，更不要裝在加料口的上方。 ③在超聲波波束角 α 內(nèi)避免安裝任何裝置，如溫度傳感器、限位開關(guān)、加熱管、擋板等，均可能產(chǎn)生干擾。 ④如測量粒料或粉料，傳感器應(yīng)垂直于介質(zhì)表面。 磁致伸縮液位計 磁致伸縮傳感器的組成 磁致伸縮管：由軟磁性材料制成的薄壁毛細管，外套一不導(dǎo)磁的不銹鋼保護管，內(nèi)穿一條用于產(chǎn)生脈沖磁場的銅導(dǎo)線。下部安裝信號檢測線圈，保護管外置有永久磁鐵的浮子。 圖 磁致伸縮傳感器原理圖 磁致伸縮傳感器的工作原理 銅導(dǎo)線每隔 ，沿波導(dǎo)管周圍產(chǎn)生的脈沖磁場，此浮子上磁鋼的磁場相互作用，對軟磁性波導(dǎo)管產(chǎn)生瞬時扭力，導(dǎo)致波導(dǎo)管產(chǎn)生伸縮（拉緊），波導(dǎo)管上張力變化以脈沖波形式，沿波導(dǎo)管上、下傳播（約 2830m/s）。 波導(dǎo)管上張力脈沖波向上下傳播時， “攜帶”螺旋磁場的軸向分量沿波導(dǎo)管軸向移動。在檢測線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓脈沖，即返回脈沖。返回脈沖信號由檢測電路進行處理，通過測量電流詢問脈沖與返回脈沖之間的時間來精確地確浮子的位置。而沿電流方向向下傳播的張力脈沖波，通過阻尼器衰減掉，以確保在波導(dǎo)管的末端不會產(chǎn)生反射，干擾正常的“返回脈沖”。 磁致伸縮液位計 傳感器結(jié)構(gòu) 圖 磁致伸縮液位傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 1波導(dǎo)管； 2外管；浮子； 3浮子磁鐵； 4浮子磁場； 5波導(dǎo)扭曲； 6詢問脈沖磁場 磁致伸縮液位計的特點 ①可同時連續(xù)測量液面、界面和多點溫度，能測量含泡沫、強腐蝕性和易揮發(fā)性的液體。 ②精度高，可達 ％ 。全量程誤差不超過 1mm，重復(fù)性高達 0. 025mm。 ③儀表全集成化設(shè)計，簡單可靠，無需維護 ,儀表無需重新校準即可投入使用。 ④測量受波導(dǎo)管、保護管限制，最大測量可達 30 m。 ⑤適應(yīng)性強。工作溫度 40～ 150℃ ，工作壓力小于 2MPa。
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