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超声波液位计与其他类型的液位计在工业生产中
发布时间:2021-09-10
随着近年来工业生产的快速发展,液位测量的应用范围也越来越广泛,其所发 挥的作用也越来越重要,对液位测量的精度要求也不断提高。 现代液位测量不仅应用于各种容器、管道,还可以用于水渠、水库、江河湖海 水位的测量,测量环境多样,往往需要考虑防腐、液体挥发性等问题,并且由于液 位测量经常用于各种保护控制,普遍对于精度的要求也较高。液位测量从测量范围 来说,小的有几十厘米,大的可达几十米;从精度要求来说,有的只允许 1 毫米误 差,有的可允许几厘米甚至几十厘米的误差;从测量环境和条件来说,有的很简单, 有的却非常复杂,因此针对不同的环境选择合适的液位计非常重要。
 
1.2  液位计概述  
经过多年来科技工作者的努力和开发,液位计的种类繁多,可满足不同工况对 液位计的需求。尤其是近年来,随着单片机的技术的发展,液位计仪表更是发生了 翻天覆地的变化,液位计的量程更加宽泛,测量精度也大幅提高[1]。随着液位计的 测量环境、被测介质、工艺过程的不同所选用的液位计也不同。
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[2]。随着新的测量原理、测量方式的出现,一些可以实现非接触测量、精 度高、智能化的液位仪表陆续出现,并且得到广泛的应用。例如超声波液位仪。雷 达液位仪、光纤液位仪等,它们都有各自的应用领域。
 
1.2.1 液位计的分类  
早期的国外液位仪表多采用机械原理,随着电子技术、测量技术的发展,发展 了许多新的测量原理,液位计在结构上、功能上都有了很大的提高,超声波液位计是液位计中新型的仪表种类。
在实际的工业应用中,液位测量具有如下的特点:
1)液面是水平的,但在有物料流进或是流出时液面会有波浪;
2)在有些生产过程中液体会沸腾或起大量泡沫;
3)大型容器会出现各处温度、密度和粘度的不均匀;
4)有的介质粘度很大,有的含有大量杂质及悬浮物。

 
以上这些都必须要在液位计的设计中考虑到。按照液位测量装置与被测介质的
接触与否,液位计可以分为接触式和非接触式两种。得到广泛应用的接触式液位计 普遍构造简单,由于介质与液位计直接接触,因此会对液位计的工作性能构成影响, 接触式液位计主要包含以下几种[7]:
1)直读式液位计,主要有玻璃管液位计,利用连通器原理,直接读取得容器 中的液体介质的液位,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。
 
超声波液位计
 
图 1-1 直读式液位计原理图
2)差压式液位计,主要有引压管式和法兰式液位计,利用一定质量的液体产 生特定的压力来反求出液体的液位;如图 1-2 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。
超声波液位计
图 1-2 差压式液位测量计原理图
3)浮力式液位计,这类仪表的检测部分是利用漂浮于液面上的浮子或者沉浸 于液体中的沉筒组成[7]。如图 1-3 所示。其中,1-浮球 2-连杆 3-转轴 4-平衡重 5-杠 杆。

 
超声波液位计
图 1-3  浮子式液位计测量原理
4)电磁液位计,测量原理是电量的变化随着液位的变化而变化,从而间接测 量出液位值,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。
超声波液位计
图 1-4a) 非导电液体电容式测量原理     图 1-4b) 导电液体电容式测量原理 非接触式的液位计主要有以下几种[9]: 1)雷达式,通过电磁波在被测界面的反射,来计算接收时间从而得出液位值,
雷达式液位计对产品安装的要求非常严格,而且价格昂贵。
2)超声波液位计式,原理是通过测量超声波从发射到接收的时间差来计算液位。超 声波式液位计的特点是非接触测量、测量范围宽、并且不受测量介质特性的影响, 所以该种液位计在工业上得到更加广泛的应用[12]。
3)激光式,与超声波式液位计的测量原理相同,只是用光波代替声波。利用 激光直线性好的优点进行距离测量。
4)γ射线式,该中仪表的测量原理是基于γ射线对不同物质产生不同衰减的 理论 [12]。
新型液位计正在逐渐取代传统液位计。在精度、稳定性、智能测量等方面新型 液位计都比传统液位计明显的优势[14]。超声波液位计以其独有的优势(低成本、高 精度、非接触测量、稳定性好等)更受青睐,现已有很多类型的超声波液位仪表面 世,并在多个领域得到广泛应用[14]。本文正是致力于研究一款智能化的超声波液位 计。


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