Лекция 23

План:

23.1 Тепловые уровнемеры.

23.2 Акустические уровнемеры.

23.1 Тепловые уровнемеры:

• дилатометрический

• терморезисторный

Чувствительным элементом дилатометрического уровнемера является стержень или трубка, омываемые жидкостью и парогазовой смесью.

В результате теплообмена между чувствительным элементом, жидкостью и газом чувствительный элемент приобретает определенную температуру, пропорциональную температурам жидкости и газа, а также текущему значению уровня жидкости в сосуде.

Следовательно, при постоянстве температур жидкости и газа средняя температура чувствительного элемента будет являться мерой текущего значения уровня.

О средней температуре чувствительного элемента судят:

• либо по его относительному удлинению

• либо по давлению жидкости или газа, заполняющим его внутреннюю полость

Дилатометрические уровнемеры применяют при измерении уровня конденсированных жидкостей, т. е. когда температуры жидкости и парогазовой смеси не относительно стабильны и при этом значительно разнятся между собой.

Несмотря на простоту и надежность дилатометрические уровнемеры вследствие малых диапазонов измерений (не более 0,75 м) и невысокой точности не получили широкого промышленного применения.

Чувствительный элемент терморезисторных уровнемеров представляет собой помещенный в сосуд резистор, электрическое сопротивление которого определяется его температурой.

Вследствие различной интенсивности теплопередачи от нагретого тела к жидкости и газу, участки резистора, находящиеся в соприкосновении с различными фазами, будут иметь различную температуру и, следовательно, различное электрическое сопротивление. По сопротивлению резистора в данном случае можно судить о текущем значении уровня, т. е. выходным параметром датчика является сопротивление резистора или, что при условии постоянства силы тока эквивалентно падению напряжения Un на резисторе.

Специфической областью применения терморезисторных уровнемеров является криогеника (измерение уровня жидких газов).

При этом все большее распространение получают резисторы, изготовленные из сверхпроводящих материалов. Вследствие эффекта сверхпроводимости погруженная часть резистора имеет нулевое сопротивление и выходной сигнал зависит лишь от уровня сжиженного (при температуре меньшей 20 К) газа и температуры „сухой" (непогруженной) части резистора.

23.2 Акустические уровнемеры реализуют физические явления, связанные с распространением звука в упругой (жидкой или газовой) среде.

Акустические уровнемеры:

• Локационный

• Резонансный

• Уровнемеры поглощения

Локационные уровнемеры реализуют эффект отражения звуковой волны от поверхности раздела сред.

Генератор излучает в жидкость пачку импульсов высокой частоты. Отраженный от границы раздела сред сигнал улавливается приемником ультразвуковых колебаний. Время t между моментом посылки зондирующего импульса и моментом прихода отраженного от уровня импульса связано с текущим значением уровня зависимостью: t = 2h / (c·sinα)

Время t между моментом посылки зондирующего импульса и моментом прихода отраженного от уровня импульса связано с текущим значением уровня зависимостью:

t = 2h / (c·sinα)

Время t фиксируется соответствующей измерительной схемой и преобразуется в выходной сигнал уровнемера, пропорциональный (при постоянном и известном значении с) текущему значению h.

Локация уровня может производится снизу и сверху. Локация снизу предпочтительней, так как при этом требуется меньшая мощность излучателя и меньшее усиление сигнала в приемной части уровнемера.

Резонансный уровнемер предназначен для высокоточного дистанционного измерения уровня жидкостей, в том числе взрывоопасных, в резервуарах различного назначения и размеров.

Принцип действия резонансного уровнемера основан на измерении длины воздушной полости трубчатого резонатора, частично погруженного в контролируемую жидкость.

Мерой длины является интервал между частотами ряда резонансных колебаний, возбуждаемых в воздушной полости резонатора.

Трубчатый резонатор (1) устанавливается на резервуаре с жидкостью, уровень которой подлежит измерению. Нижний конец трубчатого резонатора погружается в эту жидкость. Блок акустического преобразователя (2) через линию связи (3) и блок искрозащиты (4) соединяется с сигнальным процессором (5), осуществляющим обработку сигналов и индикацию результатов. В качестве сигнального процессора используется либо специальный микропроцессорный блок, либо персональный компьютер.

Дата добавления: 2014-10-15