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1、液位传感器,（一）、物位的定义 物位：指设备和容器中液体或固体物料表面位置。主要有：,第六、七讲 物位及厚度检测,一、物位的测量,液位：指设备和容器中液体介质表面的高低。 料位：指设备和容器中所储存的块状、颗粒状或粉末状固体物料的堆积高度。（存在空隙，不均匀） 界位：指同一容器中，两种密度不同且互不相溶的物质分界面的位置。（液-液，液-固）,（二）、物位的作用 物位是液位，料位，界位的总称。,第六、七讲 物位及厚度检测,在工业生产过程中，经常对诸如锅炉内的水位，油管、水塔等各种液位；或者粮仓、煤粉仓、水泥库、化学原料库的料位等进行检测。,按测量原理分为：直读式、浮力式、差压式、电磁式、超声波式
2、、核辐射式、光学式等。,（三）、物位测量的分类,一、物位的测量,二、玻璃液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,玻璃液位传感器是一种最简单的直读式液位计。,（二）、特点 、结构简单，价格便宜 、适用于温度压力不高的场合 缺点：玻璃管易碎。,（一）、工作原理 根据连通器的原理而制成。当管内的液位与容器的液位相同时，读出管上的刻度值便知其液位。,一端接气相,另一端液相,三、浮力式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（一）、工作原理 利用浮子或浮筒所受浮力随液位而变化，转换成位移或力的变化，将其再转换成电信号。,平衡关系：,将液面上的浮子用绳子连接并悬挂在滑轮上，绳索的另一端挂平衡重锤，利用浮子
3、所受的重力和浮力之差与重锤相平衡，使浮子漂浮在液面上。,当液位上升和下降时两种情况,书上用恒浮力法？,实质：通过浮子把液位的变化转换成机械位移（线位移或角位移）的变化。,三、浮力式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（二）、特点 、结构简单，使用方便 、根据液体浮力原理分为恒浮力式和变浮力式两种。,（三）、用途 用于江河、湖泊、水库、水厂、水电站、船闸及工矿企业的水位(液位)测量。,变浮力式,自学： 变浮力式工作原理,第六、七讲 物位及厚度检测,三、浮力式液位传感器,自学： 变浮力式工作原理,第六、七讲 物位及厚度检测,三、浮力式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,三、浮力式液位传感器
4、,第六、七讲 物位及厚度检测,三、浮力式液位传感器,四、静压式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（一）、工作原理,压差式液位传感器是根据液面的高度与液体差压成比例的原理制成的。如果液体的密度恒定，则液体加在测量基准面上的压力与液面到基准面的高度成正比，因此通过压力的测定便可知液面的高度。当储液罐为开放型时，,差压与液位高度的关系,四、静压式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（二）、零点迁移问题,零点迁移就是同时改变测量上下限而不改变其量程。,1、无迁移：,当H=0时，,四、静压式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（二）、零点迁移问题,2、正迁移：差压变送器不安装在液位基准面，
5、而是安装在液位基准面下方h处，如图。,为了安装，检修方便，,差压变送器正负室的压力为,差压变送器的差压输入为,当H=0时,实现差压变送器零点正迁移的方法是：在变送器中加一调零迁移弹簧，迁移弹簧的作用是将变送器的测量从起点迁移到某一正数值，同时改变测量范围的上下限值，实现测量范围的平移，但不改变其量程的大小。,四、静压式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（二）、零点迁移问题,3、负迁移：差压变送器的气相是蒸汽，即，在它的气相引压管中充满的不是气体而是冷凝水，如图。,差压变送器正负室的压力为,差压变送器的差压输入为,当H=0时,实现差压变送器的零点负迁移方法是：调整负迁移弹簧，其作用是将变送
6、器的测量从起点迁移到某一负值，同时改变测量范围的上下限值，实现测量范围的平移，但不改变其量程的大小。,四、静压式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（三）、法兰式差压变送器,法兰式的作用：可以避免被测介质通过引压管对测量造成的影响,法兰式应用：适用于易腐蚀、结晶、凝固、汽化（沸腾）、冷凝,四、静压式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,四、静压式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,四、静压式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,四、静压式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（一）、认识超生波传感器,声波是指人耳能感受到的一种纵波，其频率范围为16Hz2KHz。当声波的频率低于1
7、6Hz时就叫做次声波，高于2KHz则称为超声波。一般把频率在2KHz到25MHz范围的声波叫做超声波。超声波传感器频率超过20KHZ，它是一种机械波。,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（二）、工作原理,利用回声测距的方法对液位进行测量。,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（三）、超声波的应用,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,质量检查,紧固件的安装错误检测,五、超声波式液位传感器,第六
8、、七讲 物位及厚度检测,叠放高度测量,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,物件放置错误检测,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,纸卷直径检测,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,平整度测量,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,超长距离检测,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,流水线计数,五、超声波式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,透明塑料张力控制,六、电容式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（一）、工作原理,电容式液位传感器是将液位的变化转换成电容量的变化，通过测量电容量的大小来间接测量液位高低的液位
9、测量仪表。,电容量为,液体导电,电极,介质,组成一个圆筒形电容器,电容式传感器测量物位原理示意图,六、电容式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,六、电容式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,1、电容式油量表,（二）、应用,电容传感器,油箱,液位传感器,同轴连接器,伺服电动机,六、电容式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,2、电容式测厚仪,在被测带材的上下两侧各装设一块面积相等且与带材距离相等的极板，这样两极板与带材之间形成两个电容C1、C2。,1-带材 2-轧辊 3-工作电极,带材在轧制过程中若发生厚度变化，将引起电容的变化，再用交流电桥将电容的变化检测出来，经过放大，即可由显示仪
10、表显示出带材厚度的变化。,六、电容式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,3、电容接近开关,原理框图,六、电容式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,3、电容接近开关,六、电容式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,3、电容接近开关,光电效应-外光电效应,光线照射在某些物体上，引起电子从这些物体表面逸出的现象称为外光电效应，也称光电发射。 光的频率必须高于某一限值，这个能使物体发射光电子的最低光频率称为红限频率。 小于红限频率的入射光，光再强也不会激发光电子；大于红限频率的入射光，光再弱也会激发光电子。,补充：光传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,光电效应-内光电效应,物体受光照射后，其
11、内部的原子释放出电子，这些电子仍留在物体内部，使物体的电阻率发生变化或产生光电动势的现象称为内光电效应。 内光电效应又细分为光电导效应和光电伏生效应。,补充：光传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,光电导效应,入射光强改变物质导电率的物理现象称光电导效应 基于光电导效应的光电器件有光敏电阻,第六、七讲 物位及厚度检测,补充：光传感器,光电伏生效应,光生伏特效应是半导体材料吸收光能后，在PN结上产生电动势的效应。 处于反偏的PN结 ，当有光照时，形成光电流I，并且光照越大，光电流越大。 基于此效应的光电元件有光敏二极管、光敏三极管。,第六、七讲 物位及厚度检测,补充：光传感器,光电管,第六、七讲
12、物位及厚度检测,补充：光传感器,光电管结构,光电管由一个光电阴极和阳极封装在玻璃壳内组成，光电阴极涂有光敏材料。,第六、七讲 物位及厚度检测,补充：光传感器,原理,无光照射时，电路不通有光线照射时，如果光子能量大于电子的逸出功，会有电子逸出，产生电子发射电子被带有正电的阳极吸引，在光电管内形成光电流根据电流大小可知光量的大小,第六、七讲 物位及厚度检测,补充：光传感器,六、电容式液位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,七、核辐射液（物）位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,七、核辐射液（物）位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（一）、工作原理,以射线和物质的相互作用为基础的，同位素放射源所产
13、生的射线能够穿透物质层，射线在穿透物质层有一部分被吸收掉，穿透强度随物质的厚度而变化。 射入介质前的射线强度。 射入介质后的射线强度。 介质对射线的吸收系数。,七、核辐射液（物）位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,原理框图,七、核辐射液（物）位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（二）、应用,七、核辐射液（物）位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,（二）、应用,导电式水位传感器的基本工作原理，如图所示。电极可根据检测水位的要求进行升降调节，它实际上是一个导电性的检测电路。当水位低于检知电极时，两电极间呈绝缘状态，检测电路没有电流流过，传感器输出电压为0。假如水位上升到与两检知电极端都接触时，由于水有一定的导电性，因此测量电路中有电流流过，指示电路中的显示仪表就会发生偏转，同时在限流电阻两端有电压输出。人们通过仪表或输出电压便得知水位已达到预定的高度了。如果把输出电压和控制电路连接起来，便可对供水系统进行自动控制。,导电式水位传感器基本工作原理,八、导电式水位传感器,第六、七讲 物位及厚度检测,图4-17 导电式水位传感器的电路原理图,方波发生器,比较器,水位上升与检知电极接触,矩形波信号被旁路,低电平,高电平,熄灭,水位低于检知电极,低电平,闪烁发光,高电平,
