第五章 物位檢測儀表

1、劉玉長劉玉長第五章第五章 物位檢測儀表物位檢測儀表5.1 浮力式液位計浮力式液位計 5.2 差壓式液位計差壓式液位計 5.3 電容式物位計電容式物位計 5.4 電導(dǎo)物位傳感器電導(dǎo)物位傳感器5.8 核輻射物位檢測核輻射物位檢測 劉玉長劉玉長1.定義定義:液位、料位、液體的分界面稱為物位。液位、料位、液體的分界面稱為物位。2.物位測量的目的物位測量的目的(1).對物位測量的對物位測量的絕對值要求非常準確絕對值要求非常準確,借以確定容器或借以確定容器或儲存庫中的原料、輔料、半成品或成品的數(shù)量。儲存庫中的原料、輔料、半成品或成品的數(shù)量。(2).對物位測量的對物位測量的相對值要求非常準確相對值要求非常準

2、確,要能迅速正確反要能迅速正確反映某一特定水準面上的物料相對變化映某一特定水準面上的物料相對變化,用以連續(xù)控制生產(chǎn)用以連續(xù)控制生產(chǎn)工藝過程工藝過程,即利用物位儀表進行監(jiān)視和控制。即利用物位儀表進行監(jiān)視和控制。3.物位檢測儀表的分類物位檢測儀表的分類(按工作原理按工作原理)(1).直讀式物位儀表直讀式物位儀表:利用連通器原理利用連通器原理,通過與被測容器相連通過與被測容器相連的玻璃管來直接顯示液位高度。玻璃管的玻璃管來直接顯示液位高度。玻璃管(玻璃板玻璃板)液位計等。液位計等。(2).差壓式物位儀表差壓式物位儀表:利用液柱或物料堆積對某定點產(chǎn)生利用液柱或物料堆積對某定點產(chǎn)生壓力的原理而工作。有壓

3、力式和差壓式物位儀表。壓力的原理而工作。有壓力式和差壓式物位儀表。第五章第五章 物位檢測儀表物位檢測儀表劉玉長劉玉長(3).浮力式物位儀表浮力式物位儀表:利用浮子高度隨液位變化而變化的利用浮子高度隨液位變化而變化的 原理而工作。原理而工作。(4).電磁式物位儀表電磁式物位儀表:使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化, 通過測電量的變化來測知物位。分為通過測電量的變化來測知物位。分為電阻式電阻式(電極式電極式)、 電容式電容式和電感式。和電感式。(5).核輻射式物位儀表核輻射式物位儀表:利用核輻射透過物料時利用核輻射透過物料時,其強度隨其強度隨 物質(zhì)層的厚度而變化的原理

4、而工作。物質(zhì)層的厚度而變化的原理而工作。(6). 聲波式物位儀表聲波式物位儀表:由于物位的變化引起聲阻抗的變化、由于物位的變化引起聲阻抗的變化、 聲波的遮斷和聲波反射距離的不同的原理而工作。聲波的遮斷和聲波反射距離的不同的原理而工作。 (7).光學(xué)式物位儀表光學(xué)式物位儀表:利用物位對光波的遮斷和反射原理利用物位對光波的遮斷和反射原理 而工作。而工作。 3.物位檢測儀表的分類物位檢測儀表的分類(按工作原理按工作原理)劉玉長劉玉長1-浮子；浮子；2-磁鐵；磁鐵；3-鐵心；鐵心；4-導(dǎo)輪；導(dǎo)輪；5-非導(dǎo)磁管；非導(dǎo)磁管；6-浮球；浮球；7-連桿；連桿；8-轉(zhuǎn)動軸；轉(zhuǎn)動軸； 9-重錘；重錘；10-杠桿杠

5、桿(a)浮子式浮子式(敞口容器敞口容器)(b)浮子式浮子式(密閉容器密閉容器)(c)浮球式浮球式5.1 浮力式液位計浮力式液位計 工作原理工作原理:是基于物體在液體中受浮力作用的原理。是基于物體在液體中受浮力作用的原理。浮子漂浮在液面上或半浸在液體中隨液面上下波動而升浮子漂浮在液面上或半浸在液體中隨液面上下波動而升降降,浮子所在處就是液體的液位。浮子所在處就是液體的液位。5.1.1 浮子式液位計浮子式液位計 是一種維持力不變的即恒浮力式液位計。是一種維持力不變的即恒浮力式液位計。在液體中放一個浮子在液體中放一個浮子(浮標浮標),可隨液面變化而自由浮動。可隨液面變化而自由浮動。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 劉玉長劉

6、玉長5.1.1 浮子式液位計浮子式液位計 WFGW-F=G工作原理工作原理把滑輪的轉(zhuǎn)角和繩索的位移把滑輪的轉(zhuǎn)角和繩索的位移,經(jīng)機械經(jīng)機械傳動后轉(zhuǎn)化為電阻傳動后轉(zhuǎn)化為電阻(電感電感)等變化等變化, 可可進行液位的遠傳、指示記錄液位值。進行液位的遠傳、指示記錄液位值。浮球式液位計浮球式液位計 適用適用:對溫度對溫度(壓力壓力)不太高不太高,但粘但粘度較大的液體的液位測量。度較大的液體的液位測量。12(-)WF lGl 隨著液位的升降隨著液位的升降, 浮球隨著液位浮球隨著液位變化繞轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)變化繞轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn),達到新的平衡達到新的平衡為止為止, 其關(guān)系式為其關(guān)系式為GWFl1l2劉玉長劉玉長浮子式液位

7、計浮子式液位計 劉玉長劉玉長5.1.3 浮筒式液位計浮筒式液位計 浮子改成浮筒浮子改成浮筒,將它半浸于液體之中將它半浸于液體之中,當液面變化時當液面變化時,浮筒浮筒被液體浸沒的體積隨著變化而受到不同的浮力被液體浸沒的體積隨著變化而受到不同的浮力,通過測通過測量浮力的變化可以測量液位。量浮力的變化可以測量液位。 1-浮筒，2-杠桿，3-扭力管，4-芯軸，5-推桿，6-霍爾位移轉(zhuǎn)換器劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長浮筒式液位計浮筒式液位計 劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長5.2 差壓式液位計差壓式液位計 測量敞口容器和密封容器的液位。測量敞口容器和密封容器的液位。工作原理工作原理:利用容器內(nèi)液體產(chǎn)生的靜壓力與液位

8、高度成利用容器內(nèi)液體產(chǎn)生的靜壓力與液位高度成正比的原理。正比的原理。 使用注意事項使用注意事項:習慣上應(yīng)使變送器輸出信號與液位相對應(yīng)習慣上應(yīng)使變送器輸出信號與液位相對應(yīng)如液位范圍如液位范圍0-H,則差壓變送器輸出的則差壓變送器輸出的Imin(4mA)正好對應(yīng)正好對應(yīng)0液位液位,而而Imax(20mA)對應(yīng)對應(yīng)H ,使用時可能需對差壓變送器使用時可能需對差壓變送器進行零點遷移。進行零點遷移。劉玉長劉玉長對于對于DDZ-型差壓變送器型差壓變送器,輸出信號為輸出信號為420mA。+QoQi pAp0p0hp+p-(1) 無遷移無遷移5.2.1 敞口容器的液位檢測敞口容器的液位檢測p+=p0+gh,

9、p-=p0p= p+- p-=gh在無遷移時在無遷移時:h=0p=0I0=4mA(差壓變送器的輸出差壓變送器的輸出)起始點為零。起始點為零。h= Hp=pmax I0=20mA。劉玉長劉玉長p1=p0+g(h1+h2+h), p2=p0p=p1- p2=g(h1+h2)+gh=Z0+gh當當h=0時時,p=Z00,變送器輸出變送器輸出I04mA；當當h=H時時,p=Z0+gH,變送器輸出變送器輸出I020mA。(2).正遷移正遷移因取壓點與差壓變送器安裝因取壓點與差壓變送器安裝不在不在同一高度同一高度,引起的引起的附加壓差附加壓差Z0,使液位使液位起始值不為零起始值不為零。超出超出正常輸出范圍

10、正常輸出范圍(4-20mA)。為了抵消。為了抵消Z0的的影響影響,在變送器上增加在變送器上增加零點遷移彈簧零點遷移彈簧。5.2.1 敞口容器的液位檢測敞口容器的液位檢測測液位時測液位時,當當h=0時時,p=Z00,稱為稱為零點遷移零點遷移。當。當Z00 時時,為為正遷移正遷移,當當Z0 1(被測介質(zhì)被測介質(zhì)) (1) 負遷移負遷移p1=1 g(h2+h1 +H)+ pa p2=2 gh3 + pap=p1-p2=1gH-2gh3-(h2+h1)1g=1gH-Z05.2.2 密閉容器的液位檢測密閉容器的液位檢測 H=0時時,p=Z00,變送器輸出變送器輸出I04mA。H=Hmax時時,p=1gh

11、-Z0, I020mA。超出正常信號輸出范圍超出正常信號輸出范圍(4-20mA)。調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧,可抵消可抵消Z0的影響。的影響。劉玉長劉玉長組成組成:由法蘭式測量頭由法蘭式測量頭(金屬膜盒金屬膜盒).毛細管和變送器組成。毛細管和變送器組成。分類分類:單法蘭式和雙法蘭式。單法蘭式和雙法蘭式。(2) 用法蘭式差壓變送器測量液位用法蘭式差壓變送器測量液位方法方法:在膜盒、毛細管和測量室在膜盒、毛細管和測量室所組成的封閉系統(tǒng)內(nèi)充有硅油所組成的封閉系統(tǒng)內(nèi)充有硅油,作為傳壓介質(zhì)作為傳壓介質(zhì),使被測介質(zhì)不進使被測介質(zhì)不進入毛細管和變送器內(nèi)入毛細管和變送器內(nèi),以免堵塞。以免堵塞。作

12、用作用:測量具有腐蝕性測量具有腐蝕性.含固體顆粒含固體顆粒.粘度大及易凝固等液體的液位。粘度大及易凝固等液體的液位。5.2.1 敞口容器的液位檢測敞口容器的液位檢測法蘭式差變測量液位法蘭式差變測量液位1-平法蘭接頭，平法蘭接頭，2-毛細管，毛細管，3-差變，差變，4-插入法蘭接頭插入法蘭接頭劉玉長劉玉長法蘭式差壓變送器法蘭式差壓變送器劉玉長劉玉長LCDnd2 組成組成:兩個同軸的圓筒形電極兩個同軸的圓筒形電極,中間充中間充以電介質(zhì)組成圓筒形電容器。以電介質(zhì)組成圓筒形電容器。CL 當當D.d一定時一定時,則則 。測量原理測量原理:在電容器的極板之間在電容器的極板之間,充以不同介質(zhì)時充以不同介質(zhì)時

13、,電容量電容量的大小就不同。可通過測電容量的變化來測物位。的大小就不同?？赏ㄟ^測電容量的變化來測物位。5.3 電容式物位計電容式物位計 5.3.1 電容物位計工作原理電容物位計工作原理 圓筒形電容器圓筒形電容器1-內(nèi)電極；內(nèi)電極；2-外電極外電極CKL 組成組成:電容傳感器和電容轉(zhuǎn)換器。電容傳感器和電容轉(zhuǎn)換器。劉玉長劉玉長導(dǎo)電液體液位測量導(dǎo)電液體液位測量1-內(nèi)電極內(nèi)電極; 3-容器容器2-絕緣套管絕緣套管;5.3.2 電容物位傳感器電容物位傳感器 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):用直徑為用直徑為d的不銹鋼或紫銅棒做電極的不銹鋼或紫銅棒做電極,外套絕緣管外套絕緣管(聚四氟乙烯塑料或涂搪瓷聚四氟乙烯塑料或涂搪瓷)。5.

14、3.2.1 導(dǎo)電液體電容傳感器導(dǎo)電液體電容傳感器0002LCDnd 液位為零時液位為零時,即儀表調(diào)整零點即儀表調(diào)整零點,其電容為：其電容為：工作原理工作原理0 -電極絕緣套管和容器內(nèi)氣體的電極絕緣套管和容器內(nèi)氣體的等效介電常數(shù)等效介電常數(shù) 液位為液位為H時時,電容由下面兩個電容由下面兩個電容并聯(lián)組成：電容并聯(lián)組成：劉玉長劉玉長導(dǎo)電液體液位測量導(dǎo)電液體液位測量1-內(nèi)電極內(nèi)電極; 3-容器容器2-絕緣套管絕緣套管;5.3.2.1 導(dǎo)電液體電容傳感器導(dǎo)電液體電容傳感器12HCDnd 0202()LHCDnd 2xHCSHDnd S為靈敏度系數(shù)。為靈敏度系數(shù)。(1) 有液體部分的電容有液體部分的電容,

15、導(dǎo)電液為外電極：導(dǎo)電液為外電極： -絕緣套管的介電常數(shù)絕緣套管的介電常數(shù) (2) 無液體部分的電容：無液體部分的電容：01202()2LHHCCCDDnndd 00022()xCCCHDDnndd 00,Dd 若若0002LCDnd 劉玉長劉玉長5.3.2.2 非導(dǎo)體液體電容傳感器非導(dǎo)體液體電容傳感器 用裸電極作內(nèi)電極用裸電極作內(nèi)電極,外套以開有液體流通孔的金屬外電極外套以開有液體流通孔的金屬外電極,通過絕緣環(huán)裝配成電容傳感器。通過絕緣環(huán)裝配成電容傳感器。1-內(nèi)電極；內(nèi)電極；2-外電極；外電極；3-絕緣環(huán)絕緣環(huán)0000002ln(/)22()ln(/)ln(/)2(1) ln(/)pXpLCD

16、 dHLHCD dD dCCCHS HD d p-被測介質(zhì)的相對介電系數(shù)。被測介質(zhì)的相對介電系數(shù)。劉玉長劉玉長電容量與料位的關(guān)系為電容量與料位的關(guān)系為: 02xHCDnd D,d-容器的內(nèi)經(jīng)和電極的容器的內(nèi)經(jīng)和電極的 外徑；外徑；,0 -物料和空氣的物料和空氣的 介電系數(shù)。介電系數(shù)。由于固體間磨損大由于固體間磨損大,易滯留易滯留,用電極棒及容器壁組成電容器用電極棒及容器壁組成電容器的兩極測量非導(dǎo)電固體料位。的兩極測量非導(dǎo)電固體料位。電容式料位計原理電容式料位計原理(a)金屬料倉；金屬料倉； (b)水泥料倉水泥料倉1-內(nèi)電極內(nèi)電極;2-金屬容器壁電極金屬容器壁電極;3-鋼絲繩內(nèi)電極鋼絲繩內(nèi)電極;

17、4-鋼筋鋼筋;5-絕緣體絕緣體5.3.2.3 粉粒狀物料電容傳感器粉粒狀物料電容傳感器 劉玉長劉玉長電容物位傳感器特點電容物位傳感器特點:結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。1)因電容變化量不大因電容變化量不大,要精確測量要精確測量,常通過電子線路將常通過電子線路將電信號放大后再進行測量。電信號放大后再進行測量。 2) 還應(yīng)注意介質(zhì)濃度、溫度變化時還應(yīng)注意介質(zhì)濃度、溫度變化時,其介電系數(shù)也要其介電系數(shù)也要發(fā)生變化發(fā)生變化,以便及時調(diào)整儀表以便及時調(diào)整儀表,達到測量目的。達到測量目的。3) 不能測量黏度較高和黏附力強的液體液位。不能測量黏度較高和黏附力強的液體液位。劉玉長劉玉長電容傳感器電容

18、傳感器劉玉長劉玉長5.4 電導(dǎo)物位傳感器電導(dǎo)物位傳感器結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單,但對電極的材料要求特殊但對電極的材料要求特殊,用可伐合金作電極和用可伐合金作電極和氧化鋁陶瓷作絕緣材料密封而成。氧化鋁陶瓷作絕緣材料密封而成。(a) 位式位式 (b) 套筒連續(xù)式套筒連續(xù)式 (c) 電阻電阻(左左)或氖泡或氖泡(右右)分段式分段式5.4.1 電接點液位傳感器電接點液位傳感器適用導(dǎo)電液體的液位測量適用導(dǎo)電液體的液位測量,如液態(tài)金屬如液態(tài)金屬.酸酸.堿堿.鹽鹽.鍋爐水。鍋爐水。導(dǎo)電式導(dǎo)電式.電感式所用電源都是交流。電感式所用電源都是交流。電阻率已知恒定電阻率已知恒定導(dǎo)電性強導(dǎo)電性強要求要求:液體的電阻應(yīng)遠小于器

19、壁漏電阻。液體的電阻應(yīng)遠小于器壁漏電阻。劉玉長劉玉長電接點液位傳感器電接點液位傳感器劉玉長劉玉長5.4.2 超導(dǎo)液位計超導(dǎo)液位計 利用低溫下某些金屬的超導(dǎo)現(xiàn)象來測量。利用低溫下某些金屬的超導(dǎo)現(xiàn)象來測量。1-鉭絲鉭絲;2-錳銅絲錳銅絲液態(tài)氦和氣態(tài)氦的介電常數(shù)差別不大液態(tài)氦和氣態(tài)氦的介電常數(shù)差別不大,可用電導(dǎo)法測液位?？捎秒妼?dǎo)法測液位。但在液面以上的部分仍有電阻。但在液面以上的部分仍有電阻。鉭絲的臨界溫度鉭絲的臨界溫度4.3K,氦的沸點為氦的沸點為4.2K,鉭絲在液氦中為超導(dǎo)狀態(tài)鉭絲在液氦中為超導(dǎo)狀態(tài), 其電阻為零。其電阻為零。2號起加熱作用號起加熱作用R=U/I劉玉長劉玉長5.6 微波物位計微波

20、物位計 微波微波是波長為是波長為0.0011m的電磁波的電磁波,既有電磁波的性質(zhì)既有電磁波的性質(zhì),又又與普通的無線電波及光波不同。與普通的無線電波及光波不同。微波特點微波特點:v遇到障礙物都產(chǎn)生良好的反射遇到障礙物都產(chǎn)生良好的反射,介質(zhì)導(dǎo)電性越好介質(zhì)導(dǎo)電性越好(介介電常數(shù)越大電常數(shù)越大)反射效果越好。反射效果越好。v繞射能力差繞射能力差,有良好的定向輻射性能和傳播特性。有良好的定向輻射性能和傳播特性。v傳播過程中受粉塵、煙霧、火焰及強光的影響小傳播過程中受粉塵、煙霧、火焰及強光的影響小,有有很強的環(huán)境適應(yīng)能力。很強的環(huán)境適應(yīng)能力。(1) 空間輻射裝置容易制造?？臻g輻射裝置容易制造。微波物位計使

21、用的微波頻率段微波物位計使用的微波頻率段:C波段波段(5.86.3GHz)、X波段波段(910.5GHz)、K波段波段(2426GHz)。 劉玉長劉玉長5.6 微波物位計微波物位計(雷達物位計雷達物位計)測量原理測量原理:利用回波測距原理利用回波測距原理,由喇叭狀或桿式天線向被測由喇叭狀或桿式天線向被測物料面發(fā)射微波物料面發(fā)射微波,微波傳播到不同介電率的物料表面時會微波傳播到不同介電率的物料表面時會產(chǎn)生反射產(chǎn)生反射,并被天線所接收。發(fā)射波與接收波的時間差與并被天線所接收。發(fā)射波與接收波的時間差與物料面與天線的距離成正比物料面與天線的距離成正比,測出傳播時間可得距離測出傳播時間可得距離 。微波物

22、位計特點微波物位計特點:非接觸測量非接觸測量.測量速度快測量速度快.測量范圍大測量范圍大.靈敏度高靈敏度高.適應(yīng)能力強適應(yīng)能力強.不受被測介質(zhì)物理特性變化影響。不受被測介質(zhì)物理特性變化影響?？垢蓴_能力強。抗干擾能力強。特別是在溫度較高特別是在溫度較高.蒸汽較大的場合蒸汽較大的場合,在高黏度或含顆粒的在高黏度或含顆粒的物位測量發(fā)揮作用。物位測量發(fā)揮作用。微波物位計組成微波物位計組成:微波振蕩器微波振蕩器和和微波天線微波天線。微波振蕩器是產(chǎn)生微波的裝置。微波振蕩器是產(chǎn)生微波的裝置。分類分類:微波脈沖法及連續(xù)波調(diào)頻法。微波脈沖法及連續(xù)波調(diào)頻法。劉玉長劉玉長5.6.1 脈沖微波物位計脈沖微波物位計 桿

23、形法蘭連接桿形法蘭連接5.6.1.1 微波發(fā)射天線微波發(fā)射天線 分類分類:桿形桿形天線和天線和喇叭形天線。喇叭形天線。桿形法蘭連接桿形法蘭連接:適用存儲罐或腐蝕性液體適用存儲罐或腐蝕性液體.水溶液儲罐水溶液儲罐.固體固體顆粒倉等顆粒倉等, -40150度度, -1x105 20 x105Pa條件下使用。條件下使用。桿形螺旋連接桿形螺旋連接:適用過程條件簡單腐蝕性流體適用過程條件簡單腐蝕性流體,如污水如污水.酸堿酸堿溶液溶液.儲油罐與固體顆粒等儲油罐與固體顆粒等,-40120度度,-1x105 3x105Pa使用。使用。桿形螺旋連接桿形螺旋連接喇叭形天線喇叭形天線:適應(yīng)性更廣適應(yīng)性更廣,用于存儲

24、計量或過程檢用于存儲計量或過程檢測中測中,如各種溶液物位檢如各種溶液物位檢測測,溫度和壓力更廣溫度和壓力更廣, -10250度度, -1x105 40 x105Pa條件下使用。條件下使用。劉玉長劉玉長5.6.1 脈沖微波物位計脈沖微波物位計 5.6.1.1 微波發(fā)射天線微波發(fā)射天線 發(fā)射波的錐形波束內(nèi)的任何物都會產(chǎn)生回波發(fā)射波的錐形波束內(nèi)的任何物都會產(chǎn)生回波,距離發(fā)射天距離發(fā)射天線線6m內(nèi)的回波比距離內(nèi)的回波比距離8m內(nèi)的回波要強內(nèi)的回波要強9倍。倍。為了避免產(chǎn)生虛假回波為了避免產(chǎn)生虛假回波,應(yīng)選擇導(dǎo)波管應(yīng)選擇導(dǎo)波管(內(nèi)壁應(yīng)光滑內(nèi)壁應(yīng)光滑),天線天線安裝在安裝在導(dǎo)波管導(dǎo)波管正上方。正上方。導(dǎo)波

25、管導(dǎo)波管通氣孔通氣孔與標牌與標牌在一側(cè)在一側(cè)旁通管與旁通管與傳感器高傳感器高于容器半于容器半米以上米以上被測介質(zhì)的介電常數(shù)小于被測介質(zhì)的介電常數(shù)小于4,為了避免產(chǎn)生虛假回波為了避免產(chǎn)生虛假回波,應(yīng)加長導(dǎo)通管或在容器底部安裝折射板。應(yīng)加長導(dǎo)通管或在容器底部安裝折射板。劉玉長劉玉長檢測原理檢測原理5.6.1 脈沖微波物位計脈沖微波物位計 天線面對被測液面發(fā)射微波后天線面對被測液面發(fā)射微波后, 液面反射微波被雷達天線液面反射微波被雷達天線接收。距離液面的距離接收。距離液面的距離D與脈沖的時間行程與脈沖的時間行程T關(guān)系：關(guān)系：D=cT/2 (c-光速光速)因空罐的距離因空罐的距離E已知已知,則物位則物

26、位L為：為： L = E-D= E-cT/25.6.1.2 脈沖微波物位計工作原理脈沖微波物位計工作原理工作原理工作原理:發(fā)射波與接收波的時間差發(fā)射波與接收波的時間差與物料面與天線的距離成正比與物料面與天線的距離成正比,測出測出傳播時間可得距離傳播時間可得距離 。設(shè)定零點設(shè)定零點L=0(D=E),滿量程滿量程L=F,使輸出信號為使輸出信號為 4-20mA。劉玉長劉玉長微波脈沖法原理示意圖微波脈沖法原理示意圖要使用導(dǎo)波管？要使用導(dǎo)波管？5.6.1.2 脈沖微波物位計工作原理脈沖微波物位計工作原理劉玉長劉玉長測量不確定度測量不確定度0.2s,輸出信號均為輸出信號均為420mA/HART,兩線制。兩

27、線制。測量范圍測量范圍:035m;回波采樣回波采樣55次次/s,精確度為精確度為(0.20.3)%。 5.6.1 脈沖微波物位計脈沖微波物位計 5.6.1.2 脈沖微波物位計工作原理脈沖微波物位計工作原理劉玉長劉玉長5.6.2 調(diào)頻微波物位計調(diào)頻微波物位計 天線發(fā)射的微波是頻率隨一定時間間隔天線發(fā)射的微波是頻率隨一定時間間隔線性增加的線性增加的調(diào)頻連續(xù)波調(diào)頻連續(xù)波(FMCW),頻率范圍頻率范圍:59.5GHz,波長波長3cm。工作原理工作原理:發(fā)射一個頻率被線性調(diào)制的微波連續(xù)信號發(fā)射一個頻率被線性調(diào)制的微波連續(xù)信號,發(fā)射發(fā)射微波頻率與返回微波頻率的差正比于物料面與天線的距離。微波頻率與返回微波

28、頻率的差正比于物料面與天線的距離。固態(tài)源頻率變化規(guī)律固態(tài)源頻率變化規(guī)律:02000022fdfffftfF ftTdt T-固態(tài)源調(diào)制周期；固態(tài)源調(diào)制周期；F=1/T；f0-固態(tài)源初始頻率；固態(tài)源初始頻率；f0-調(diào)制信號調(diào)制信號1/2周期內(nèi)的頻偏范圍；周期內(nèi)的頻偏范圍；f1劉玉長劉玉長5.6.2 調(diào)頻微波物位計調(diào)頻微波物位計 2002ffF ft 回波頻率：回波頻率： 1002ffF ftt 差頻頻率：差頻頻率：0120422F fLfffF fLcc 被測距離被測距離L: 04c fLF f 0022/fF ftL c 微波物位計要求被測物料的介電微波物位計要求被測物料的介電常數(shù)常數(shù)4,精密

29、型可低至精密型可低至2。發(fā)射波頻率發(fā)射波頻率:f1,2L/c,L-ctt 微微波波往往返返延延遲遲時時間間被被測測距距離離, , - -聲聲速速劉玉長劉玉長劉玉長劉玉長5.8 核輻射物位檢測核輻射物位檢測 I=I0e- H (朗伯朗伯-比爾定律比爾定律)5.8.1 檢測原理檢測原理核輻射核輻射(放射性放射性):同位素在衰變過程中放出一種特殊的同位素在衰變過程中放出一種特殊的.帶帶有一定能量的粒子有一定能量的粒子(.) 或射線或射線(),這種現(xiàn)象叫這種現(xiàn)象叫核輻射。核輻射。當具有一定強度的射線穿過物體時當具有一定強度的射線穿過物體時,會被物質(zhì)的原子散射會被物質(zhì)的原子散射或吸收或吸收,其輻射強度隨之減弱。介質(zhì)厚度不同其輻射強度隨之減弱。介質(zhì)厚度不同,衰減也不衰減也不同。核輻射強度隨穿透物質(zhì)厚度同。核輻射強度隨穿透物質(zhì)厚度H而變化規(guī)律為：而變化規(guī)律為：I.I0 射線透過介質(zhì)后與射入介質(zhì)前的強度；射線透過介質(zhì)后與射入介質(zhì)前的強度； 介質(zhì)對射線的吸收系數(shù)。介質(zhì)對射線的吸收系數(shù)。當當I0 .一定時一定時,則介質(zhì)厚度則介質(zhì)厚度H與射線強度與射線強度I的關(guān)系為的關(guān)系為: H=(lnI0-lnI)/ (檢測原理