液位的测量的实现

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1、大连理工大学本科论文液位测试的实现学院（系）：化工与环境生命学部专业：过程装备与控制工程学/姓名：蛍翔学号：201142052指导教师：评阅教师：完成日期：DalianUniversityofTechnology液位的测量的实现黄翔（大连理工大学化工与环境生命学部过程装备与控制过程系，201142052）摘要：液位测量是化工操作中重要的环节，尤其是对于具有危险属性的液体。液位测量的由来已久，也随处可见，简单的可以是锅炉房的连通器液位计，复杂的有根据各种原理的测量。在本文中，将对其中常见的液位计做简单分析。关键词：传感器；液位测量；液位检测技术；引言由

2、于笔者能力有限，故在木文屮，木文仅仅是讨论液位测量方面的基木概念以及一些简单的理论。说起测屋，首先必须说说他的定义。在测试技术课本上，其定义是：测量以确定被测对彖量值为冃的实验过程。这个定义很清晰的给出了测量的冃的以及其定性：是一个实验过程。而与之相关的概念是测试，而课本给出的定义是：测试是利川某种专门的测试装置，通过检测、试验、分析而获取有用的信息的方法。本文将沿用上述定义。综述“工欲善具事，必先利其器”，测量的实现必须通过的一定的测量方式來实现。并将得到的信号与规定的血位进行比较，其比值就是测量值的大小。因为测量的进行都或多或少需要借助特左的测屋

3、器具。由于测虽采用的比较对彖的差异，乂将测屋分为直接测屋与间接测量。其中被测最肓接与标准最比较而得到测量值的出来方法，叫肓•接测最。在木文研究的测最对象中，直接测量在液位测量中対应的是直读式。利用一根硬质玻璃管将内外两部分构成连通器，通过IT测或者硕质玻璃管的水位估计内部液位。直观简单，原理也无甚冗述。下面重点阐述的是利用传感器为媒介进行测罐的间接测罐技术。间接测虽的定义是：由已知被测量与某一个或若干个其它量具冇一定的函数关系，通过直接测量这些虽值用函数式计算出被测量值的测量方法，叫间接测虽:。在间接测量过程中，往往需要借助传感器。所谓的传感器是能够

4、感受规定的被测量并按照一•定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。感受被测物理量的变化，并将参量功能转换的元件（或装置）如应变、噪音、压力、温度等非电量信号转换成与之有对应关系和易于精确处理的电信号或其它形式的信号。在使用传感器的间接测量过程中，测量是通过传感器作用丁•被测量，并按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出。在测量过程中传感器起的是信号转换的作川，相当于人的感觉器官的延伸和扩展，它用于信息的获取和变换。在液位测虽中，间接测虽常见的手段冇浮力式、静压式、电容式以及利用光纤技术制成的新式光纤液位计。下面逐一对上

5、述液位传感器做简单的原理分析：1.浮力式液位计浮力式液位计是利用浮力原理对液位进行测量，可分为恒浮力式和变浮力式两种。(1)恒浮力式液位计浮力式液位计是通过漂浮在液体表面上的浮子进行测量。浮子因浮力作用漂浮在液面上时,其位置也就和当于液血的位置。当液面发生变化时，浮了随液面一起运动，从而产生位移，但浮子产牛的浮力大小不变，然后通过传递、放人系统显示出液位的变化和液面高度。根据阿基米徳定律，悬浮物体排开水的重量等于自重。因此在整个过程中，浮子的浸没状态不会发生改变。故而浮子的位置在一定程度上等同于液位，通过对浮了位置的测量就可以得到所需的液面信息。其中

6、测量浮了位置的方式常见方式有滑轮式、鼓轮式、磁力式以及浮球式。(2)变浮力式液位计变浮力式液位计是通过感受元件将液位变化转化为力的变化,再将力的变化转化为机械位移，然后通过转换装置将位移转换为电信号。最为常见的是通过弹簧将力转化为机械位移，如下面例了图为浮筒式液位计检测原理，它是利用浮筒所受浮力检测液位的。液位高度不同。浮筒被液体浸没高度就不同，对应不同的液位高度浮筒所受的浮力就不同。将一横截而积为A,质量为m的圆筒形空心金属浮筒挂在弹费上，由于弹费的卞端被固定，因此弹簧因浮筒的重力被压缩，当液位高度H为零吋，浮筒的重力与弹簧弹力达到平衡吋，浮筒停止

7、移动，平衡条件为KX=W(7-18)图浮筒式液位计检测原理由式(748)、(7-20).WWAhp=KAX即h=KAX/Ap(7-21)式中W一一浮筒重量；K一一弹簧的刚度；X一一弹簧由于浮简重力被压缩所产主的位移。当浮筒的一部分被浸没时，浮筒受到液体对■它的浮力作用而向上移动，当浮力与弹力和浮筒的匝力平衡时，浮筒停止移动。设液位高度为H,浮筒由于向上移动实际浸没在液体中的高度为h,浮简移动的距离即弹簧的位移改变量△XAX=H-h(7-19)根据力平衡可知W=Ahp+K(X-AX)式中P浸没浮筒的液体密度。-般情况下。h》AX,由式(7・19)可得,

8、H=h,从而被测液位H可表示为H=KAX/Ap(7-22)由式(7-22何知。当液位变化时，使浮简产牛位移，