導電性液體用電導式水平傳感器可以更簡單，特別是輸出開關的信號的水平傳感器，精度和可靠性更高。 這里所說的導電性液體，除了各種液態(tài)金屬和酸、堿、鹽溶液以外，還包括一般工業(yè)生產(chǎn)中的非純水，例如高中鍋爐的水，其電阻率為幾十到幾十歐元.米，其導電性能夠引起傳感器輸出的變化。

為了防止極化腐蝕影響電極壽命，導電式中使用的電源一般為交流電源，為了不受電感容量的影響，請不要提高頻率。 感應式液位計依賴于被檢液內的渦流反映水平，還必須使用交流電源。

1 .電觸點液位傳感器

圖3-lOla是zui的簡單位傳感器原理。 在容器的上方垂直插入適當長度的導體電極，如果容器本身為導電性，則由電極a和器壁c構成的電路的開關取決于液位的高低。 容器絕緣時，可以用電極b代替c。

同樣，在導電性容器中，長度不同的電極a和b可用于液面水平的上下限警報。 若分別安裝長度不同的多個電極，則可分級顯示液面水平的值。

電極也可以用錘式鋼絲繩代替。

該傳感器雖然簡單，但在高溫高壓鍋爐上的應用必須用耐熱、強度高的絕緣材料制作，能耐高溫爐水的腐蝕。 一般在高壓鍋爐中用氧化鋁陶瓷絕緣，用科瓦鐵鎳鈷合金(由鐵、鈷、鎳構成的合金是接近氧化鋁陶瓷的熱膨脹系數(shù))密封，制成專用的電極。 另外，該電觸點式也可以用于導電性粉粒體的材料測定。

2 .簡易連續(xù)指示水平計

如果液體的電阻率是已知的并且是恒定的，則如圖3-101b所示，可以將電極設置為同心套筒。

因此，可根據(jù)電極a、b之間的電阻值連續(xù)反映液位。

當液體的導電性強時，可以采用圖3-lOlc所示的方式。 圖中左側是分段電阻法，使a、b之間的電阻值與液位大致成反比的右側是霓虹燈表示法，液位越高，發(fā)光的霓虹燈越多。

注意液體阻力遠小于器壁的泄漏阻力。

3 .感應式液位傳感器

在平面螺旋(驅蚊型)的線圈中流過交流電流，導電性液體的表面接近線圈時，液體產(chǎn)生渦流，線圈的電感發(fā)生變化。 線圈和電容器并聯(lián)連接后，并聯(lián)電路的諧振頻率發(fā)生顯著變化，可以利用該原理構成液位開關，但不適合連續(xù)測量液位。

圖3-102是基于線圈的電感連續(xù)測量導電液體的液位的方法。 用連通管1將被測定導電性液體導入容器2，芯3貫通該容器的中央，在芯上卷繞有線圈4。 當交流電流通過線圈時，感應電阻起作用，容器內沒有導電性液體時，感應電阻zui增大。 液面水平上升渦流增大&rsquo； 變壓器次級側接近短路時，初級側的電感越來越小，初級側的電流逐漸增大。 只需在線圈中流過電壓和頻率一定的交流電，即可根據(jù)電流的大小判斷液面水平。

容器壁必須是絕緣材料。 否則器壁的短路作用會降低靈敏度。

超聲波式液位計

1 .基本原理

聲波可以在氣體、液體、固體中傳播，具有一定的傳播速度。 聲波在通過介質時被吸收衰減，氣體吸收zui較強，衰減zui較大，液體其次是固體吸收zui較少，衰減zui較小。 聲波通過不同介質的界面時反射，反射波的強弱取決于界面兩側介質的聲阻抗，兩個介質的聲阻抗之差越大，反射波越強。 聲阻抗是介質的密度和聲速的乘積。 超聲波一般是比可聽頻率的界限( 20kHz以上的頻帶)高的頻率的彈性振動，該振動以波動的形式在介質中傳播的過程中形成超聲波。 從發(fā)射聲波到接收到反射回波的時間間隔與物位高度的關系，可以進行物位的測量。

利用超聲波進行物位測量時，首先要解決的問題是傳輸和接收超聲波的方法，這通常通過超聲波換能器來實現(xiàn)。 目前應用zui的是壓電超聲換能器。 壓電型換能器產(chǎn)生的超聲波是基于某個結晶的壓電效應及其可逆性能。

超聲波類似光波，具有反射、透射、折射的性質。 當超聲波進入兩種不同介質的界面時，會產(chǎn)生反射、折射和透射現(xiàn)象。 這是應用超聲波技術測量物質位置zui常用的物理特性。 超聲波技術應用于物質測量的另一個特性是超聲波在介質中傳播時的聲學特性(聲速、聲衰減、聲阻抗等)。

聲波從一種介質傳播到另一種介質時，傳播方向在密度不同的聲速不同的兩種介質界面發(fā)生變化。 即，一部分被反射(反射角=入射角)的一部分在相鄰的介質上折射。 兩種介質的密度大不相同時，聲波幾乎被反射。 在這里，從發(fā)射聲波到接收反射回波的時間間隔和物位的高度的關系，可以測量物位的高度。

基本測量原理如圖3~圖103所示

如果使從超聲波探頭到物位垂直距離變丑，將從發(fā)送到接收的時間設為I超聲波在介質中傳播的速度，則存在如下關系

對于一定的媒體，巳知道，只需測量時間就可以“確定距離丹，即可知道被測物體的高度。

2 .測量方法

在實際應用中可以采用各種方法。 根據(jù)聲音媒體的不同，有氣媒式、液媒式、固體式的根探頭的動作方式，有自發(fā)地自己接收的單探頭方式和接收、發(fā)送的雙探頭方式。 將它們結合起來，可以得到不同的測量方法。

圖3-104是用超聲波測量液位的幾種基本方法。

圖3-104a是液體介質式的測定方法，其中探測器被固定地安裝在液體中的zui低液位，探測器產(chǎn)生的超聲波脈沖在液體中從探測器傳輸?shù)揭好?，進行反射后從液面返回同一探測器進行接收。 液面高度和從配送開始經(jīng)過的時間的關系用式(3-139 )表示。

圖3-104b是氣中式的測定方法，即使在zui高液位上的氣體上安裝探針，式(3-139 )也完全適用，但只表示氣體中的聲速。

圖3-104c是固體式的測定方法，將傳輸1根聲音的固體棒或管插入液體中，上端為高于zui的液位，探針安裝在傳輸聲音的固體的上端，式(3-139 )雖然還適用，但表示固體中的音速。

圖3-104d~f是一對一探測方式。 圖3-104d是雙探頭液體介質方式，由圖可知，兩探頭的中心間距離為2a，聲波從探頭到液位的傾斜路徑為5，從探頭到液位的垂直高度過高時

圖3-104e為雙探針空氣方式，如果理解為氣體中的聲速，則以上的雙探針空氣方式的計算方法完全適用。

圖3-104f使用兩個聲傳輸固態(tài)成像器件，并且超聲波必須從發(fā)射探頭通過*個固態(tài)成像器件到達液面，從而在液體中將聲波傳輸?shù)降诙€固態(tài)成像器件并沿著第二個固態(tài)成像器件傳輸?shù)浇邮仗筋^。 因為超聲波在固體中通過2個以上的距離所需的時間比距載波的時間稍短，短的時間是超聲波在液體中通過距離d所需的時間

式中，t為固體中的音速%為液體中的音速d為2根聲傳導固體之間的距離。

固體和液體中聲速291； 如果^已知，并且兩個聲傳輸固體之間的距離d固定，則可以從所測量的t獲得h

圖3-104a~c是單探測器的動作方式，該探測器發(fā)射脈沖聲波，進行傳播反射后進行接收。 由于發(fā)射時的脈沖需要時間，因此該時間內的回波和發(fā)射波難以區(qū)別，與該時間對應的距離被稱為測量死區(qū)(約lm )。 探頭安裝時高于zui高液面的距離必須大于死角距離。 這應該注意單探頭的工作方式。 圖3-104d？ f是雙探頭的動作方式，接收和發(fā)送聲音由于兩探頭獨立完成，因此能夠大幅度減小死角，在設置場所狹窄的特殊情況下很方便。

超聲波測量部位具有許多優(yōu)點:其探頭不接觸被測介質，能夠非接觸測量的測量范圍廣，只要界面聲阻抗不同，液體、粉末、塊狀物體就容易測量、維護，不需要安全防護，不僅能夠在定點連續(xù)測量，還能夠簡單地提供遙測和遙控所需的信號 但缺點是探針本身不能承受高溫，聲速受到介質溫度、壓力的影響，一些介質對聲波的吸收能力強，該方法受到一定的限制。

物位儀表的選擇和安裝注意事項

1 .差壓式液位計的選型注意事項

1 )液位(界面)測量應選擇差壓變送器。

2 )對于腐蝕性液體、粘稠性液體、熔融性液體、沉淀性液體等，在采取注入隔離液、噴吹空氣、使液體流動等措施時，也可以選擇差壓變送器。

3 )對于腐蝕性介質、粘稠性液體、容易氣化的液體、含有浮游物的液體等，應該選擇平坦法蘭式差壓變送器。

4 )對于容易結晶的液體、高粘度的液體、粘性液體、沉淀性液體等，優(yōu)選插入式法蘭差壓變送器。

5 )被測量對象中析出大量凝結物和沉淀物時，選擇雙凸緣式差壓變送器。

6 )用差壓式儀表測量鍋爐汽包液位時，采用雙室平衡容器。

7 )測量液位的壓差變送器應具有移動機構，其正、負移動量應在選擇儀表范圍時確定。

8 )對于正常情況下液體密度顯著變化的介質，不應選擇差壓式變送器。

2 .浮動式液位計的選型注意事項

1 )密度、操作壓力范圍大時，一般介質液面水平的測定應選擇浮動式液位計，但密度變化大時不應選擇浮動式液位計。

2 )要清潔液體，請選擇外浮式液位計，“ 側-側” 法蘭連接型。

3 )對于粘稠易凝固、易結晶的介質，應選擇內浮式液位計，應選擇蒸汽套式外浮式液位計。

4 )內浮式液位計在被檢液體紊亂較大時使用，必須安裝防止紊亂影響的光滑套筒。

5 )電動浮標計在被檢液位變動頻繁的情況下使用，在其輸出信號上附加阻尼器。

6 )在被檢測介質的溫度高于200T的情況下，電動浮子水平計必須具有散熱片，在溫度低于0T的情況下，電動浮子水平計必須具有拉伸管。

3 .浮子(球)式液位計的選擇注意事項

1 )對于液位變化范圍廣或含粒子狀雜質的液體及負壓系統(tǒng)，以下情況可采用浮動式液位計:①各種貯槽液位的連續(xù)測量和容積測量②兩種液體的密度變化不大，且比密度差大于0. 2的界面測量。

2 )粘度高、溫度高( 4501以下)、不應排出的介質(例如減壓淤泥、潤滑油等)的液面水平測定，優(yōu)選浮子(球)水平計。

3 )在臟液或環(huán)境溫度下容易結晶凍結的液體中，請不要采用浮子(球)式液位計。

4 .電容式液位計或收音機式液位計的選擇注意事項

1 )腐蝕性液體、沉淀性流體和其他處理介質的液位連續(xù)測量和定位測量可以選擇電容式液位計或射頻式液位計。

2 )用于界面測量時，兩種液體的電氣性能(介電常數(shù)等)必須滿足產(chǎn)品的技術要求。

3 )靜電電容液位計和無線電波式液位計必須由被測介質的導電性能、工藝容器的材質等因素決定。

4 )容易附著在電極上的導電性液體不能采用靜電電容式液位計。

5 )電容式、射頻式液位計容易受到電磁干擾的影響，應采取電磁干擾對策。

6 )用于位式測量的容量級計算或射頻級計算優(yōu)選地采用水平安裝類型，用于連續(xù)測量的容量級計算或射頻級計算優(yōu)選地采用垂直安裝類型。

5 .超聲波式液位計的選擇注意事項

1 )普通液位計難以測量的腐蝕性強、粘性高、易燃性高、揮發(fā)性和有毒液體的水平、液-液分界面、固-液分界面的連續(xù)測量和水平式測量適合超聲波式液位計，但水平變動大時不使用。

2 )超聲波式液位計適用于能夠反射聲波、能夠傳播聲波的介質的測量，但是在真空的情況下不使用，不適用于容易揮發(fā)、含有氣泡、含有浮游物的液體和含有固體粒子狀物質的液體。

3 )對于內部存在影響聲波傳播的障礙物的工藝設備，不得采用超聲波式液位計。

4 )在連續(xù)測量液位的超聲波儀器中，被測量液體的溫度、成分的變化顯著時，補償聲波的傳播速度的變化，提高測量精度。

5 )檢測器和轉換器之間的連接電纜請采取電磁干擾對策。

6 )超聲波液位計的型號、構造形式、探針的選定等，是由被測量介質的特性等因素決定的。

6 .物置取入元件的安裝注意事項

1 )物置采取元件的設置位置應選定在物置變化敏感、不會對檢查元件造成材料沖擊的場所。

2 )在內浮動液位計和浮動液位計采用導管或其他導管裝置時，導管或導管裝置必須垂直安裝，保證導管內的液體順暢流動。

3 )安裝了浮子式液位計的法蘭短管，必須保證浮子在所有檔位自由運動。 浮力式液位計的設置高度應符合設計文件規(guī)定。

4 )浮子水平計的安裝使浮子處于垂直狀態(tài)，成為浮子中心的正常操作水平或邊界水平。

5 )使用差壓表或差壓變送器測量液位時，儀表高度不得高于下部取入口。 注意:利用鼓風法或低沸點液體的氣化，通過傳遞壓力的方法測量液位時，不受此規(guī)定限制。

6 )雙凸緣式差壓變送器毛細管的鋪設需要保護措施，其彎曲半徑不超過50mm，周圍溫度變化劇烈時應采取絕熱措施。

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