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連續液位測量的基礎技術知識和典型應用大整理

發布日期:2022-03-17 10:01:23  來源:  作者:  瀏覽次數:
【導讀】:可用于連續液位測量的最常見技術是超聲波、自由空間雷達、導波雷達、電容、伽馬和壓力。讓我們來看看每種技術和一些典型應用。而無論您選擇何種技術來測量液位,始終關注您想要達到的精度和工藝條件。......

        可用于連續液位測量的非常常見技術是超聲波、自由空間雷達、導波雷達、電容、伽馬和壓力。讓我們來看看每種技術和一些典型應用。

 
超聲波
       超聲波換能器產生機械聲脈沖,該脈沖通過空氣引導至過程。當該脈沖遇到過程表面時,它會反彈回傳感器(圖1)。變送器基本上是一個高科技計時器,測量脈沖往返過程所需的時間。該時間與到工藝表面的距離成正比。
超聲波液位傳感器發送一個聲音脈沖,該脈沖從容器中的液體或固體表面反射。飛行時間決定了水平
超聲波液位傳感器發送一個聲音脈沖,該脈沖從容器中的液體或固體表面反射。飛行時間決定了水平
 
       這種基于時間的技術稱為飛行時間(ToF)。超聲波變送器用于各種簡單的應用,用于測量容器中的液體或固體水平。傳感器經過溫度補償,可在2到230英尺的距離內提供高水平的可重復精度。具有大量灰塵或高溫的應用不太適合超聲波發射器。如果空氣中的灰塵過多,則會減弱信號并導致返回不良。高溫或蒸汽也會改變空氣的密度,足以影響脈沖傳輸的速度,從而導致測量誤差。
 
       機械信號以聲速傳播,需要大氣來傳輸信號;因此,超聲波設備不能在真空下運行的應用中工作。液體頂部的泡沫也會干擾超聲波信號。聲音信號可以被泡沫吸收,不會產生回聲。
 
自由空間雷達
自由空間雷達發送一個電子信號,該信號要么從表面反彈,要么改變其頻率以確定水平。
自由空間雷達發送一個電子信號,該信號要么從表面反彈,要么改變其頻率以確定水平。
 
       這種非接觸式雷達技術有兩個不同的版本:脈沖生成和調頻連續波(FMCW)。脈沖生成版本基于類似于超聲波設備的ToF原理工作。1到100GHz之間的電磁波從天線發送到過程表面,以尋找阻抗變化,這會將信號反射回發射器。在大多數情況下,空氣和工藝材料之間的電介質差異會導致信號被反射回來。選擇雷達液位計時,產品的電介質很重要,因為電介質越大,阻抗變化越大,反射越強。
 
       雷達喇叭的尺寸(圖2)、產品的電介質以及工藝表面的狀況(平靜或激動)決定了設備到工藝表面的非常大距離。FMCW雷達版本發出連續的雷達信號,并且頻率隨著與過程距離的變化而變化。因為FMCW是連續波,它永遠不會與材料失去聯系,因此更適合攪拌容器。自由空間雷達相對不受環境條件的影響,例如發射設備和過程表面之間的不同氣體或蒸汽。
 
       它在很大程度上不受工藝溫度或壓力變化的影響,并且可以在完全真空中工作?赡苡绊懽杂煽臻g雷達的兩個過程條件是發射器天線上的冷凝和液體表面上的泡沫。冷凝物通常是一種高介電液體,雷達信號無法穿透這種材料,導致信號發射區域的“噪聲”增加。對于雷達來說,泡沫很難量化,因為它不容易與工藝表面區分開來。即使有這些限制,自由空間雷達仍然是非常通用的非接觸式液位技術,它適用于大多數液體或固體液位應用。
 
導波雷達
來自導波雷達發射器的信號通過電纜或桿到達工藝表面以提高性能。
       導波雷達液位計或時域反射儀(TDR)的工作原理與脈沖生成的自由空間雷達非常相似。主要區別在于從雷達單元到過程表面增加了一根電纜或桿,以引導和聚焦雷達信號(圖3)。制導雷達也在大約1.2GHz的較低頻率上工作。導波雷達技術的優點是信號非常集中在電纜或桿上。當它遇到泡沫時,雷達信號會更好地穿過泡沫反射到液體表面。
 
       冷凝和灰塵都不會對TDR產生任何影響。固體物位測量的另一個主要優點是可以通過仔細放置桿或電纜來計算休止角。休止角是由固體在容器中堆積的方式產生的,在堆的側面形成了一個角度。使用導波雷達時,桿或電纜與產品接觸的點將決定反射回發射器的信號。安裝注意事項包括材料兼容性、安裝在高筒倉中時在固體應用中可能對電纜施加過大的拉力,以及避免電纜或桿與攪拌器等物品之間的干擾。
 
電容
       電容式液位變送器的工作原理與電容器非常相似。探頭的金屬中心桿充當電容器的一塊板;血管壁充當第二塊板。如果被測材料是不導電的,則它充當兩塊板之間的介電絕緣體。如果被測材料是導電的,則探頭上的絕緣體就是電容器中的介電絕緣體。該容器本質上變成了一個可變電容器。與探頭接觸的產品越多,以皮法(pF)值讀數表示的電容就越高。
 
       該pF值是電容的量度,與產品的高度有關。電容式液位變送器的優點是響應速度快,并且可以使用該技術的產品種類繁多。它廣泛用于填充碗應用、儲油罐和短化學品儲存容器。對于接口應用,電容也是非?煽康碾娮右何粶y量形式,其中容器內有導電和非導電液體的組合形成層。使用電容液位測量時,必須有金屬容器或接地參考棒才能使變送器正常工作。
 
伽瑪
       該技術由兩部分組成:放射源和探測器(圖5)。放射源的大小約為一角硬幣,并安裝在一個充滿鉛的源容器中,該容器只有一個小透鏡或開口,可將伽馬輻射引導到一個方向。伽馬能量是由放射源的衰變產生的,放射源通常是銫137或鈷60。這種伽馬能量被它和探測器之間的任何東西吸收或部分阻擋。在連續液位應用中,當容器裝滿時,在容器安裝檢測器的另一側只能檢測到非常少量的輻射。隨著容器水平下降,輻射量增加。
伽馬傳感器可以在惡劣環境中測量液位
伽馬傳感器可以在惡劣環境中測量液位
 
       Gamma可用于點水平、連續和界面測量。該技術還用于科里奧利流量計等其他技術不適用的密度測量。該技術可用于非常惡劣的環境,包括高溫、腐蝕性介質、高壓以及有毒或磨蝕性材料。Gamma系統用于所有類型的反應器、分離器和混合器。該技術的主要缺點是非常終用戶在使用放射性物質時必須遵守的法規和許可要求。
 
壓力
       幾十年來,壓力一直被用來測量液位。較舊的系統使用帶有恒壓調節器和氣泡管的差壓變送器。容器中液體高度的任何增加或減少都反映在泡管中測量的背壓的增加或減少。新型靜水壓力變送器通過將壓力傳感器安裝在容器底部與過程流體接觸,或使用安裝在桿或電纜上的傳感器,在非加壓容器中進行相同的直接壓力讀數,將其降低到容器底部。血管。
 
       該技術通常用于集水槽、存儲和工藝容器。在加壓容器中(圖6),必須使用差壓變送器作為變送器。它必須從容器底部測得的壓力中減去水頭壓力。結果測量值的平方根與相關的過程流體柱的液位成正比。過程流體的比重或重量的任何變化都會影響精度。
 
       無論您選擇何種技術來測量液位,始終關注您想要達到的精度和工藝條件。您的過程的壓力和溫度是多少?這個過程會產生泡沫或氣體煙霧嗎?過程中是否存在攪拌器或湍流表面?您的工藝的電介質或比重是多少?在大多數應用中,您會發現有多種技術可以使用,非常終的選擇非常好通過與所有kao_qian液位測量技術的經驗豐富的供應商合作來確定。

 

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