料位包括液位和料位 液位包括液位報(bào)警器和連續(xù)液位測(cè)量 液位報(bào)警器測(cè)量幾個(gè)固定位置的液位，用于液位上限和下限報(bào)警等。 連續(xù)液位測(cè)量是液位的連續(xù)測(cè)量，廣泛應(yīng)用于石油、化工、食品加工等領(lǐng)域，具有非常重要的意義 本文對(duì)20多種連續(xù)液位測(cè)量方法進(jìn)行了對(duì)比分析。 1.玻璃管法、玻璃板法、雙色水位法和手動(dòng)直尺法。該方法采用連接裝置的原理，如圖1-mdash所示；1表示[1] 圖1-測(cè)試中的容器；2-玻璃管；三指標(biāo)量表；4，5閥；6，7-連接管 液位直接從指示器刻度讀取。 玻璃板法:可以通過(guò)連接器或容器壁上的通孔安裝玻璃板，并且可以串聯(lián)幾塊玻璃板以增加測(cè)量范圍 液位值直接從玻璃板刻度中讀取。 雙色水位計(jì)法:該方法利用光學(xué)原理使水呈綠色，水蒸氣呈紅色，從而指示水位[2] 手動(dòng)量油尺法:該方法用于測(cè)量油箱的液位。 在測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量員將油尺放入油中，當(dāng)重量接觸油箱底部時(shí)，舉起油尺。 根據(jù)油尺上的油標(biāo)，讀取油位高度；根據(jù)油尺末端試水膏顏色的變化，確定水墊層的高度，從而確定油高度和水高度[3] 以上四種方法都是手工測(cè)量方法，具有測(cè)量簡(jiǎn)單、可靠性高、直觀、成本低的優(yōu)點(diǎn)。 2.吹氣法、差壓法和HTG法:該方法的工作原理如圖2 & mdash1如[4所示] 在圖中，1-過(guò)濾器；2-減壓閥；3-節(jié)流元件；4-轉(zhuǎn)子流量計(jì)；5-變送器 由于吹管中的壓力大約等于液柱的靜壓力，p = &ρ；在生長(zhǎng)激素公式中，&ρ；-液體密度；h級(jí) 因此，液位h可以通過(guò)靜態(tài)壓力p來(lái)測(cè)量。 本發(fā)明適用于測(cè)量腐蝕性強(qiáng)的液體和懸浮物，主要適用于測(cè)量精度要求低的場(chǎng)合 差壓法:該方法的工作原理見(jiàn)圖2-2 [4] 在圖中，1個(gè)和2個(gè)閥門(mén)；3-壓差變送器 對(duì)于開(kāi)放容器或大氣容器，可以省略閥1和氣相壓力引入管道 壓差與液位之間的關(guān)系為&δ；p = P2-P1 = &ρ；在生長(zhǎng)激素公式中:&δ；p-變送器正負(fù)壓力室壓差；P2和pipe壓力誘導(dǎo)管的壓力:h級(jí) 壓差變送器將壓差轉(zhuǎn)換成4-20mA DC信號(hào) 當(dāng)壓力在測(cè)量范圍的下限時(shí)，如果相應(yīng)的輸出信號(hào)大于或小于4mA，應(yīng)采用零點(diǎn)偏移技術(shù)，如調(diào)整偏移彈簧，使其等于4mA。 HTG法:該方法適用于油罐差壓液位測(cè)量，如圖2 & mdash3 圖中:P1、P2和P3——高精度壓力傳感器；RTD溫度傳感元件；HIU接口單元 P1位于罐底部附近的外殼上，P2比P1高8英尺，P3位于罐頂部附近的外殼上 對(duì)于常壓油箱，可以省略壓力傳感器P3 如果壓力傳感器p1、p2和p3測(cè)得的壓力分別為P1、P2和P3，則公式為:克油重量；Sav -油箱的平均橫截面積；& rhoP1和P2壓力傳感器之間的平均油密度；g是重力加速度；h是P2 P1壓力傳感器之間的距離；h是機(jī)油高度；H0是壓力傳感器P1的高度 RTD用于測(cè)量油溫以補(bǔ)償測(cè)量值 HTG測(cè)量系統(tǒng)價(jià)格低廉，但液位測(cè)量精度低，所以安裝必須在罐壁上鉆孔。 以上三種方法利用液體的壓差來(lái)測(cè)量液位。 3.浮子法、浮子法、浮球法、伺服法和沉缸法浮子法:該方法以浮子為液位測(cè)量元件，驅(qū)動(dòng)編碼盤(pán)或編碼帶等顯示裝置，或連接電子變送器遠(yuǎn)距離傳輸測(cè)量信號(hào)。 浮標(biāo)法:該方法使用中間帶孔的磁懸浮圓柱體作為液位傳感元件，如圖3 & mdash1 不銹鋼套管穿過(guò)浮筒的中間孔，固定在罐頂和罐底之間。 液位的變化驅(qū)動(dòng)空心磁懸浮氣缸(內(nèi)置*磁鐵)沿套筒上下移動(dòng)，并吸引套筒內(nèi)的磁鐵沿套筒內(nèi)壁上下移動(dòng)，二次儀表根據(jù)磁鐵的移動(dòng)量計(jì)算液位 浮球法:該方法采用杠桿原理，如圖3&mdash所示；2如[4所示] 圖中:1-浮球；2-連桿；3-旋轉(zhuǎn)軸；4-平衡重量；5桿 浮球隨著液位的變化繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸上的指針旋轉(zhuǎn)，與杠桿另一端的配重平衡，同時(shí)在刻度盤(pán)上指示液位值 浮球法有兩種:內(nèi)浮球法和外浮球法，如圖3&mdash所示；2 浮球法主要用于測(cè)量高溫高粘度的液位，但測(cè)量范圍小。 伺服方法:該方法采用波積分電路消除抖動(dòng)，延長(zhǎng)使用壽命，提高液位測(cè)量精度。 現(xiàn)代伺服液位計(jì)的測(cè)量精度相對(duì)較高，在40m范圍內(nèi)精度不到1mm，一般具有測(cè)量密度分布和平均密度的功能。 沉缸法:沉缸的位置隨液位的變化而變化，但變化不等于液位的變化。 在圖3-3a [4]中，液位和浮標(biāo)位置之間的關(guān)系如下:在上式中:&δ；h-液位變化；c-彈簧彈性系數(shù)；a-沉降筒的橫截面積；& rho液體密度；& Deltax-沉降缸位置的變化 正常情況下，浮標(biāo)位置的變化&δ；x比液位變化δ小得多；H 圖3 & mdash3b是扭力管下沉法的原理[4]，其中:1-下沉管；2桿；3-扭力管；4心軸；5-外殼 下沉油缸的位置隨著液位的變化而變化。在杠桿的作用下，扭力管心軸的扭轉(zhuǎn)角度發(fā)生變化。二次儀表根據(jù)扭轉(zhuǎn)角的變化計(jì)算液位。 以上五種方法都是利用浮力原理來(lái)工作的。 4.電容法、電阻法、電感法和電容法:電容法測(cè)量非導(dǎo)電液體的原理如圖4所示& mdash1如[4所示] 圖4 & mdash在1中，電容器由兩個(gè)同心圓柱形極板組成，其電容CH為上式ε；1-待測(cè)液體的相對(duì)介電常數(shù)；& epsilon2-氣相介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；電容式傳感器在液體中的浸入深度(m)；l-電容傳感器的垂直高度(m)；內(nèi)極板圓柱底面的r半徑(m)；外極板圓柱形底面的r半徑(m) 從右、右、左等。都是固定值，只使用ε；1、ε；2.CH可以計(jì)算液位h 圖4 & mdash2是電容法測(cè)量導(dǎo)電液體的原理[4]，并對(duì)其公式稍作推導(dǎo)。 電容式液位計(jì)價(jià)格低廉，安裝方便，可應(yīng)用于高溫高壓場(chǎng)合。 但是電容液位計(jì)的重復(fù)測(cè)量精度低，需要定期維護(hù)和重新校準(zhǔn)，使用壽命也不是很長(zhǎng)。 電阻法:本方法[5]特別適用于測(cè)量導(dǎo)電液體。敏感器件具有電阻特性，其電阻值隨液位的變化而變化。因此，通過(guò)將電阻變化值傳送到次級(jí)電路來(lái)獲得液位。 探頭式采用跟蹤測(cè)量法測(cè)量液位，以液位上升的情況為例說(shuō)明液位測(cè)量的原理。當(dāng)液位上升時(shí)，將探頭完全提離液體，然后慢慢降低探頭以找到液位，探頭與液體接觸時(shí)的位置對(duì)應(yīng)于液位。 探頭類(lèi)型的特點(diǎn)是測(cè)量精度高，控制電路復(fù)雜。 歸納法:本方法[5]適用于導(dǎo)電液體，特別是液態(tài)金屬的液位測(cè)量。 電感法的原理是液位的變化使電感元件的自感、互感或磁導(dǎo)率發(fā)生變化，因此可以通過(guò)將變化發(fā)送到次級(jí)電路來(lái)獲得相應(yīng)的液位值。 感應(yīng)法廣泛應(yīng)用于高頻液位計(jì)的嘴中 液位計(jì)的測(cè)量原理是調(diào)頻信號(hào)通過(guò)射頻電纜耦合到傳輸線傳感器的諧振電路，諧振電路的輸出電壓通過(guò)檢測(cè)電路和射頻電纜傳輸?shù)降屯V波器， 然后根據(jù)低通濾波器的輸出電壓控制調(diào)諧電路產(chǎn)生新的振蕩頻率，直到傳感器的諧振電路處于完全諧振狀態(tài)，此時(shí)的振蕩頻率對(duì)應(yīng)于傳感器的電感，從而對(duì)應(yīng)于液位 上述三種方法都用于通過(guò)改變液位傳感器的電氣參數(shù)來(lái)測(cè)量液位。 5.磁致伸縮法、超聲波法、調(diào)制光學(xué)法和微波法磁致伸縮法:這種油罐液位測(cè)量方法的原理見(jiàn)圖5 & mdash1如[6所示] 圖5 & mdash1中有兩個(gè)浮子，分別用于檢測(cè)油氣界面和油水界面。 每個(gè)浮子包含一組*磁鐵，用于產(chǎn)生固定磁場(chǎng)。 在測(cè)量過(guò)程中，液位計(jì)的頭部發(fā)出低電流。提問(wèn)。脈沖，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿著波導(dǎo)向下傳導(dǎo) 當(dāng)當(dāng)前磁場(chǎng)遇到浮動(dòng)磁場(chǎng)時(shí)。返回。脈搏(也稱(chēng)為& ldquo波導(dǎo)失真。脈沖) 查詢(xún)脈沖和返回脈沖之間的時(shí)間差對(duì)應(yīng)于油水界面和油氣界面的高度。 磁致伸縮液位計(jì)安裝簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高。然而，液體密度和溫度的變化會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差[7]。浮子沿波導(dǎo)管外部的保護(hù)導(dǎo)管上下移動(dòng)，容易堵塞。 超聲波法:換能器將電能脈沖轉(zhuǎn)換成超聲波，并發(fā)射到液面，然后超聲波被液面反射后被換能器轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 超聲波是一種傳播衰減小、界面反射信號(hào)強(qiáng)、發(fā)射和接收電路簡(jiǎn)單的機(jī)械波，應(yīng)用廣泛。然而，超聲波的傳播速度受介質(zhì)的密度、濃度、溫度、壓力等因素的影響，其測(cè)量精度相對(duì)較低。 微波法:微波通過(guò)天線(主要是孔徑天線和平面天線)輻射出去，被液面反射并被天線接收，然后由次級(jí)電路計(jì)算發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)之間的時(shí)間差，得到液面 連續(xù)波雷達(dá)液位計(jì)的原理如圖5所示。如圖2所示，液位計(jì)采用三角波調(diào)頻，通過(guò)分析發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)混合后得到的差分信號(hào)，得到微波傳輸時(shí)間，從而計(jì)算液位。 微波速度受傳播介質(zhì)、溫度、壓力和液體介電常數(shù)的影響很小，但液體界面、液體表面泡沫和液體介質(zhì)介電常數(shù)的波動(dòng)對(duì)微波反射信號(hào)的強(qiáng)度影響很大。 當(dāng)壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)，壓力將對(duì)液位測(cè)量精度產(chǎn)生重大影響。 對(duì)于介電常數(shù)小于規(guī)定值的液體，大多數(shù)雷達(dá)液位計(jì)需要使用波導(dǎo)管，但波導(dǎo)管的腐蝕、彎曲和傾斜會(huì)影響測(cè)量精度。 例如，當(dāng)空氣高度h為20m時(shí)，波導(dǎo)和垂直方向之間的傾斜角為α；只要它超過(guò)0.573°；，由此產(chǎn)生的液位誤差&δ；h將超過(guò)1毫米，從而證明在傾斜角α；(單位:度)減去，&δ；h .滿(mǎn)意度:雷達(dá)液位計(jì)特別適用于高污染或高粘度的產(chǎn)品，如瀝青等。 雷達(dá)液位計(jì)重復(fù)精度高，無(wú)需定期維護(hù)和重新校準(zhǔn)，測(cè)量精度高，但測(cè)量油水界面昂貴且困難。 調(diào)制光學(xué)方法類(lèi)似于微波方法，除了使用相位或頻率調(diào)制光學(xué)信號(hào)代替微波信號(hào)。 圖5 & mdash3是激光雷達(dá)液位計(jì)[8]的示意圖 然而，光信號(hào)受到水蒸氣和油蒸氣的很大影響，并且對(duì)液位波動(dòng)非常敏感，因此有必要使用容易被污染的光學(xué)透鏡。 上述三種方法都通過(guò)檢測(cè)信號(hào)傳播時(shí)間來(lái)確定液位。 如果發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)之間的時(shí)間差是t，零高度h = vt/2，v是波的傳播速度 6.磁襟翼法、振動(dòng)法、核輻射法和光纖傳感法的原理如圖6-mdash所示；[1]，1a所示的單襟翼指示器組件；2-浮動(dòng)；3-連接管組件；4-調(diào)節(jié)螺釘；5-排放塞 浮子上裝有一組*磁鐵，隨著液位的變化上下移動(dòng)，通過(guò)磁耦合效應(yīng)驅(qū)動(dòng)磁性翻板組件翻轉(zhuǎn)。 當(dāng)液位上升時(shí)，磁性擋板的紅色面朝外；當(dāng)液位下降時(shí)，白色面朝外 因此，可以根據(jù)磁性翻轉(zhuǎn)板的顏色來(lái)確定液位 浮子和磁性擋板中磁鐵的磁性結(jié)構(gòu)如圖6所示。如圖1b [5]所示，每個(gè)襟翼之間的距離為10毫米 可以通過(guò)串聯(lián)幾個(gè)磁性擋板裝置來(lái)增加范圍。 振動(dòng)法的原理如圖6所示& mdash2如圖所示[9] 振動(dòng)液位計(jì)由導(dǎo)軌、測(cè)試架、沖擊錘、振動(dòng)傳感器、伺服機(jī)構(gòu)等組成。 伺服機(jī)構(gòu)控制振動(dòng)錘上下爬升并激勵(lì)振動(dòng)，激勵(lì)后的自由振動(dòng)由振動(dòng)傳感器檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)由場(chǎng)效應(yīng)管轉(zhuǎn)換得到較大功率時(shí)的頻率，較大功率后，罐空時(shí)由自然頻率/液位關(guān)系得到液位 這種液位測(cè)量方法需要錘子和伺服機(jī)構(gòu)等機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，其工作壽命不是很長(zhǎng)。它需要定期維護(hù)和重新校準(zhǔn)，并且安裝復(fù)雜。 輻射方法:放射性同位素在衰變過(guò)程中輻射輻射，常見(jiàn)的輻射是α；、β。、γ。射線 其中，&γ；射線穿透力強(qiáng)，射程遠(yuǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于核輻射水平測(cè)量。 實(shí)驗(yàn)證明，在穿過(guò)物質(zhì)&γ之前和之后；輻射強(qiáng)度將發(fā)生變化，并滿(mǎn)足上式中的下列關(guān)系式[5]:J0-穿過(guò)物質(zhì)之前的強(qiáng)度；穿透物質(zhì)后的j強(qiáng)度；& mu-材料對(duì)&γ；輻射的衰減特性；d-物質(zhì)厚度 核輻射液位計(jì)由放射源、探測(cè)器和處理電路組成。 大多數(shù)放射源是鈷-60或銫-137 探測(cè)器包括電離室、計(jì)數(shù)管、閃爍計(jì)數(shù)器等。它們的功能是探測(cè)穿透物質(zhì)后的輻射強(qiáng)度。 核輻射物位計(jì)以非接觸方式安裝，如圖6-mdash所示；3 圖6 & mdash3a采用點(diǎn)式放射源和探測(cè)器，測(cè)量范圍小；圖6 & mdash3b采用點(diǎn)放射源和線性探測(cè)器，測(cè)量范圍大。圖6 & mdash3c采用線性放射源和探測(cè)器，測(cè)量范圍大 除法和伽瑪。除了輻射，中子輻射也可以用來(lái)測(cè)量液位。 中子射線具有極強(qiáng)的穿透力，比率為γ；x光強(qiáng)度超過(guò)10倍，可以穿透壁厚高達(dá)9英寸的鋼制容器，[10] x光液位計(jì)安裝簡(jiǎn)單，測(cè)量精度能夠滿(mǎn)足大型儲(chǔ)罐測(cè)量的需要。它有一定的應(yīng)用場(chǎng)合。 光纖傳感方法:文件[11]提出了一種光纖液位傳感器。當(dāng)液位變化時(shí)，壓力傳感器靈敏的彈性膜片會(huì)產(chǎn)生位移，這將驅(qū)動(dòng)反射膜移動(dòng)，使得探頭感受到的光強(qiáng)發(fā)生變化，從而計(jì)算出液位。 文獻(xiàn)[12]提出了另一種光纖液位傳感器，它根據(jù)探頭在氣相和液相介質(zhì)中所感測(cè)的光強(qiáng)差來(lái)判斷探頭的位置，并控制探頭跟蹤液位的變化，從而獲得液位值 7.結(jié)論分析比較了20多種液位測(cè)量方法 在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)價(jià)格、測(cè)量精度和被測(cè)介質(zhì)特性等因素合理選擇液位計(jì)的類(lèi)型。

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