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超声波液位计的分类有几种

2018-07-25 13:57:06  

液位计经过不断的努力和探索,科技工作者已开发出了种类繁多、各具特色的液位仪表。尤其是近二十年来,随着微处理器的引入,测量仪表更是发生了革命性的变化。液位计的量程从几米到几十米,测量精度亦大大提高】。根据液位测量所涉及的液体存储容器、被测介质以及工艺过程的不同,液位计类型的选用也不同。在进行液位测量前,必须充分了解液位测量的工艺特点,以此作为液位计设计过程中的参考因素。

早期的液位测量仪表大多采用机械原理,通过测量某些物理参数,达到液位测量的目的问。随着工业自动化的发展,发展了许多新的测量原理,一批具有智能控制功能、可实现非接触测量、精度高、稳定性好的液位计相继问世,并应用到越来越多的工业测量领域,如基于超声波、雷达、光纤等技术的液位测量仪。根据工作原理的不同液位计可分为如下几种:

(1)直读液位计,如图1-1所示。其中,1-被测容器;2-玻璃管;3-标尺;4、5-阀;6、7-连通管。

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直读式液位测量方法直接用与被测容器连通的玻璃管或玻璃板来显示容器中的液位高度,它是最原始但仍应用较多的一种液位测量仪表;另外,利用浸入式刻度钢皮尺直接测量液位高度的人工检尺法也是应用较广泛的液位计量方法,尤其是在大型油罐储油量的测量中,也可把它用作现场检验其他测量仪表的参考手段。其精度一般为2mm的人为误差。此种方法有测量简单、直观、成本低的优点,但测量量程有限,且不适于恶劣环境中的测量。

(2)浮子液位计,如图1-2所示。其中,1-浮球;2-连杆;3-转轴;4-平衡重;5-杠杆。

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利用浮子的比重比所测液体的比重稍小的特点,使浮子漂在液面上并随液面的升高或下降来反映液位,它也是一种应用最早并且应用范围很广的液位测量仪表;将浮子用一条多孔钢带连接至一个恒转矩装置或平衡锤上,由浮子的重量带动多孔钢带通过齿轮装置推动机械计数器作现场显示,还可连接电动变送器,获得远距离显示。由于滑轮机械装置的摩擦力和铆带重量,测量误差一般约为士(4-10)mm。

(3)静压液位计,如图1-3所示。其中,1-过滤器;2-减压阀;3-节流元件;4-转子流量计;5-变送器。

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利用液柱对某定点产生压力,测量该定点压力或测量该点与另一参考点的压差而间接测量液位的仪表;主要应用于测量精度要求不高的场合。

(4)电磁液位计

这种测量方式是将液位的变化转换为电量的变化,从而对液位进行间接测量,如电容式、电感式和电阻式液位计等。

电容式液位测量原理如图1-4所示。

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图1-4中,电容由两块同心的圆柱面极板组成,电容式液位测量是根据电容量与被测液体和气相介质的相对介电常数、电容传感器浸入液体的深度、电容传感器垂直高度、内外极板圆柱底面半径之间的关系,由已知的其他数值得出所测液位高度值。电容式液位计价格低,安装容易,且可以应用于高温、高压的场合。但电容液位计测量重复精度较低,需定期维修和重新标定,工作寿命也不长。

电阻式液位测量方法特别适用于导电液体。敏感器件具有电阻特性,其电阻值随液位的变化而变化,因此将电阻变化值传送给二次电路即得到液位高度值。

电感式液位测量方法同样适用于导电液体的液位测量,特别是液态金属。其原理是:液位变化使得电感元件的自感、互感或导磁率发生变化,故将该变化量送往二次

电路即可得到相应的液位数值。电感式测量应用最广泛的是高频液位计。该液位计的测量原理是,频率调制信号通过射频电缆耦合到传输线传感器谐振回路,谐振回路的输出电压经过检波电路和射频电缆传送给低通滤波器,然后根据低通滤波器的输出电压控制调谐电路,产生新的振荡频率,直到传感器谐振电路处于完全谐振状态为止,则此时的振荡频率即与传感器的电感量相对应,从而与液位相对应。

以上3种方法都是利用液位传感器的电参数产生变化的方法来测量液位的。这种测量方法原理简单、易于操作、成本低廉,但精度较低、可靠性差,已不能满足现代工业测量中对测量精度和仪器可靠性的要求。随着科学技术的发展,基于新技术的液位计发展越来越快。

(5)超声波液位计

超声波液位仪是非接触测量中发展最快的一种。该技术基于超声波在空气中的传播速度及遇到被测物体表面产生反射的原理。可实现非接触测量、测量范围宽、并且测量不受介质密度、介电常数、导电性等的影响,因此它的适用范围非常广泛,包括水渠、油罐、粘稠、腐蚀性及有毒液体等的液位测量中。我国从九十年代初开始,将超声测距技术应用到河流、湖泊、水、渠等水体的水位测量中,以及油、浆等液体的液位测量中。超声液位测量技术在越来越多的领域发挥其重要作用。

(6)雷达液位仪

连续式微波液位仪通常采用调频雷达原理,利用同步调频脉冲技术,微波发射和接收器安装在罐顶,向液面发射频率调制的微波信号。当接收到回波信号时,由于来回传播的时间延迟,发射频率已改变了。将两者信号混合处理,所得信号的频差与罐顶到液面之间的距离成正比。

(7)光纤液位仪

其测量原理与超声波液位计类同,只是用光波代替超声波。即光源发射激光,经被测液面反射,接收反射光后,将从发射至接收的时间换算成液位。激光的光束是很窄的,在液位计中通过光学系统转换成约20mm宽的光束,这样可使反射光易于被传感器接收。

(8)Y射线液位计

该技术基于y射线对不同物质产生不同衰减的理论,将放射源钻-60或艳-137置于一个防护容器内,放在被测容器的一侧,在其对面,装有一个检测器,当Y射线穿透容器时,会发生衰减,衰减率取决于被测液体的密度、吸收系数和厚度。液位越高,衰减越大,接收器将Y射线量变为光脉冲信号,再由光电倍增管转换为电脉冲信号。液位与Y射线衰减量是非线性关系,必须进行标定。

(9)小型液位开关

在液位计智能化的同时,出现了一些基于新检测原理,由新型电子部件构成的小型现场液位开关。较典型的是利用超声波穿透空气及液体时衰减率的显著差别来检测液面的超声液位开关;利用空气和液体对振动体的阻尼差别来检测液位的振动式液位开关;以及利用空气和液体电导率的不同来检测液位的电导式液位开关。传统液位计逐渐被这些新型液位计所取代。新型液位计无论是在精度、稳定性,还是在智能测量方面都比传统液位计有着明显的优势,是今后液位计的发展方向。其中,超声波液位计以其低成本、高精度、非接触测量、稳定性好等优势受到广泛青睐,发展出了适应于不同场合的超声波液位计,广泛应用于石油化工、航天航空、水利、气象、环保、医药卫生、食品饮料等多个领域。


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