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幾種常見物位測量儀表的原理及適用性
2019-05-29
隨著生產的發展和自動化要求的提高，為解決在物料儲藏和運輸過程中可靠、準確進行物位測量的問題，各種物位測量儀表不斷涌現，性能也不斷提升。其中進行高、低位檢測的稱之為料位開關，有：音叉式、振動棒式、阻旋式、電容式、浮球式。進行連續料位測量的有：射頻電容式、超聲波式、雷達式、稱重式、壓力式，這些方法都有各自的適用范圍。一般根據不同工況環境（如粉塵、高溫、高壓、易爆、腐蝕性環境等等）及物位檢測方法的適用性來作為選用的依據。本文就幾種常見物位測量儀表的原理及適用性進行介紹，希望對用戶有所幫助。
一、振棒料位開關
振棒料位開關的振動棒是一個電子線路進行激勵并保持共振，當被測介質到達并部分覆蓋住振棒開關的探頭時，振棒開關的振動阻尼突然增強，這種振動參數的改變將通過檢測回路觸發繼電器，從而為物位控制提供了上、下限開關信號。
目前，振棒料位開關分單棒料位開關和雙棒振棒料位開關兩種，相比單棒料位開關，雙棒振棒料位開關的靈敏度更好，檢測更可靠。計為Tube-11振棒料位開關是國內首款雙管設計的棒狀料位開關，其振動探頭采用獨特的內外嵌套設置的雙管設計，產品采用壓電器件實現振動的驅動與檢測，使內外管在完全一致的諧振頻率下產生共鳴。當振動棒與被測物料接觸時，接觸物料的外管諧振頻率發生變化，從而破壞內外管的共鳴條件，產生信號變化進而輸出開關信號。
適用性：計為Tube-11振棒料位開關通過內外振動管的諧振頻率調節到完全一致，使得產品具有極高的檢測靈敏度和可靠性，最低測量密度可達0.02g/cm3。計為Tube-11振棒料位開關主要用于測量顆粒狀固體料位，最低測量密度可達0.02g/cm3，能夠滿足絕大部分顆粒狀料位的現場測量要求。
適用性：軸端密封的好壞對阻旋式料位開關壽命影響最大，一般進口產品可以在密度為0.5g/cm3環境下使用，即一般礦粉、水泥、粉煤灰均可使用。由于其測量阻力，對扭矩要求一般在0.5～1.0kg?cm可調，故對葉片上少量附著無影響。計為Spin-11A標準型阻旋料位開關采用進口電機、微動開關及軸承，材質上選用304/316L不銹鋼或碳鋼，適用于大多數固體顆粒粉末測量。
三、電容式料位開關
利用感應棒（電極），以物料為介質，感應棒與桶壁（對地電極）間之電容量，當感應棒被物料覆蓋，則電容漸増，當達到開關內部設定線路匹配值時，線路產生高頻諧振，檢出諧振信號，轉成開關信號。
適用性：由于其傳播速度受傳播介質振動、噪音影響較大，并且其元件受溫度影響大，故不能在粉塵、高溫場合使用，往往用于明渠、水處理較多。計為Uson-21隔爆型超聲波液位計能夠用于腐蝕性或爆炸性場合的液位測量。
七、雷達式物位計
雷達物位計的原理與一般雷達一樣，是建立在電波在空氣以恒定速度c傳播這一基點上，反射出口到被測料面距離為H，則電波發出到達料面再反射回到接收端，所需時間t=2H/c，若能直接測量時間t，馬上可以算出距離H。
但電波傳輸速度c=108m/s非常大，在距離較小時，t非常短暫，很難直接準確測量，必須借助于其他技術手段，例如在脈沖式測距雷達中，借助于脈沖壓縮技術來提高分辨率。另外的方法是采用連續波調頻法，使發射電波的頻率連續快速地變化，利用瞬時發射頻率與回波頻率之差來換算距離，由于這種技術適合于短距離測量，所以多數雷達料位計均采用調頻連續波。
適用性：雷達物位計特別適合于高粘度或高污染度的物料。例如瀝青、重油等，并且由于其測量重復精度高，無需定期維修或重新標定，測量精度也較高，一般能達到±1cm。一般瀝青庫均可以采用雷達物位計，避免了其他接觸式測量方法常常會出現的粘住、卡死、不可靠的問題。一次投資雖多，因為免維護，總的使用成本較低。計為系列雷達物位計有高頻、低頻脈沖和調頻連續波等多種型號，能夠在多種工況下使用。
八、電子稱重式料位計
采用稱重傳感器直接稱出儲倉重量來判斷物料存量，因為料位和重量多少均是物料存量的指標。
適用性：這一方法非常可靠、準確、重復性好，精度也可以很高，對物料特性不限，但缺點是安裝不太方便，受料倉結構限制，要求單獨的料倉。象瀝青站中熱料倉就不可以用，而水泥站骨料中儲倉、臥式瀝青罐可以使用。
九、壓力式液位計
通過壓力法蘭感應器將受到的壓力通過毛細管傳到變送器，變送器有一個變電容的完全密封的傳感器腔，當毛細管將壓力傳遞至壓力腔，將引起壓力膜片位移，傳感膜片和兩電容極板之間的電容差由電子部件轉換為對應電信號輸出，由于液位壓力與液面高成正比例，故此電信號經標定后即準確反映液位變化。
適用性：只適用于液體，例如立式瀝青罐，油罐等。安裝要求方便。
以上就是“各種物位測量的原理及適用性”的相關介紹，如欲了解更多物位開關（料位開關、液位開關）、物位計（料位計、液位計）等物位測量儀表方面的知識，歡迎關注微信公眾號：Jiweimeter。
一、振棒料位開關
振棒料位開關的振動棒是一個電子線路進行激勵并保持共振，當被測介質到達并部分覆蓋住振棒開關的探頭時，振棒開關的振動阻尼突然增強，這種振動參數的改變將通過檢測回路觸發繼電器，從而為物位控制提供了上、下限開關信號。
目前，振棒料位開關分單棒料位開關和雙棒振棒料位開關兩種，相比單棒料位開關，雙棒振棒料位開關的靈敏度更好，檢測更可靠。計為Tube-11振棒料位開關是國內首款雙管設計的棒狀料位開關，其振動探頭采用獨特的內外嵌套設置的雙管設計，產品采用壓電器件實現振動的驅動與檢測，使內外管在完全一致的諧振頻率下產生共鳴。當振動棒與被測物料接觸時，接觸物料的外管諧振頻率發生變化，從而破壞內外管的共鳴條件，產生信號變化進而輸出開關信號。
適用性：計為Tube-11振棒料位開關通過內外振動管的諧振頻率調節到完全一致，使得產品具有極高的檢測靈敏度和可靠性，最低測量密度可達0.02g/cm3。計為Tube-11振棒料位開關主要用于測量顆粒狀固體料位，最低測量密度可達0.02g/cm3，能夠滿足絕大部分顆粒狀料位的現場測量要求。
二、阻旋式料位開關
利用傳動軸與離合器相連接，在未接觸物料時，馬達保持正常運轉，當葉片感到物料阻力時，馬達停止轉動，機構同時輸出一節點信號而測出料位高度。適用性：軸端密封的好壞對阻旋式料位開關壽命影響最大，一般進口產品可以在密度為0.5g/cm3環境下使用，即一般礦粉、水泥、粉煤灰均可使用。由于其測量阻力，對扭矩要求一般在0.5～1.0kg?cm可調，故對葉片上少量附著無影響。計為Spin-11A標準型阻旋料位開關采用進口電機、微動開關及軸承，材質上選用304/316L不銹鋼或碳鋼，適用于大多數固體顆粒粉末測量。
三、電容式料位開關
利用感應棒（電極），以物料為介質，感應棒與桶壁（對地電極）間之電容量，當感應棒被物料覆蓋，則電容漸増，當達到開關內部設定線路匹配值時，線路產生高頻諧振，檢出諧振信號，轉成開關信號。
四、音叉料位開關
音叉料位開關的探頭基于音叉式設計，采用壓電器件實現叉體的振動驅動與檢測。不接觸物料時，音叉在諧振頻率下產生自由振動，當音叉與被測物料接觸時，音叉的振動振幅明顯減小，壓電檢測器件的輸出信號幅度隨之減小，信號變化由智能電路檢測分析并輸出一個開關信號。
適用性：音叉料位開關是一種專用于測量粉末和細小顆粒的固體料位開關。計為Fork-11音叉料位開關可測最低物料密度達0.008g/cm3，特別適合超低密度的料位測量，具有廣泛的適應性和極高的可靠性。
五、音叉液位開關
音叉液位開關采用壓電器件實現叉體的振動驅動與檢測。當叉體與被測液體接觸時，叉體的諧振頻率明顯降低，振動頻率的變化直接反應在壓電檢測器件的輸出信號上，檢測電路對頻率的變化進行判別并輸出一個開關信號。
計為Ring-11音叉液位開關是一種高可靠性緊湊型的專用于液位測量的控制開關。音叉長度僅有40mm，不僅適用于容器、儲罐、槽罐中的液位測量，而且適用于導管的液位測量。同時，基于檢測叉體浸泡于介質時振動頻率變化的設計原理，產品可測量介質密度低至0.5g/cm3，不僅適用于鹽酸、硫酸、硝酸、堿液、工業廢水、糖漿、藥液等液位測量，而且特別適用于有泡沫、氣泡、粘稠液體以及振動干擾的復雜測量場合。
六、超聲波物位計
由換能量將功率脈沖轉換為超聲波，射向料面，經料面反射后進入超聲波檢測裝置，再由換能量將超聲波轉換為電信號。二次儀表根據發射脈沖與接受脈沖之間的時間差和介質中的傳播速度，計算出料位。適用性：由于其傳播速度受傳播介質振動、噪音影響較大，并且其元件受溫度影響大，故不能在粉塵、高溫場合使用，往往用于明渠、水處理較多。計為Uson-21隔爆型超聲波液位計能夠用于腐蝕性或爆炸性場合的液位測量。
七、雷達式物位計
雷達物位計的原理與一般雷達一樣，是建立在電波在空氣以恒定速度c傳播這一基點上，反射出口到被測料面距離為H，則電波發出到達料面再反射回到接收端，所需時間t=2H/c，若能直接測量時間t，馬上可以算出距離H。
但電波傳輸速度c=108m/s非常大，在距離較小時，t非常短暫，很難直接準確測量，必須借助于其他技術手段，例如在脈沖式測距雷達中，借助于脈沖壓縮技術來提高分辨率。另外的方法是采用連續波調頻法，使發射電波的頻率連續快速地變化，利用瞬時發射頻率與回波頻率之差來換算距離，由于這種技術適合于短距離測量，所以多數雷達料位計均采用調頻連續波。
適用性：雷達物位計特別適合于高粘度或高污染度的物料。例如瀝青、重油等，并且由于其測量重復精度高，無需定期維修或重新標定，測量精度也較高，一般能達到±1cm。一般瀝青庫均可以采用雷達物位計，避免了其他接觸式測量方法常常會出現的粘住、卡死、不可靠的問題。一次投資雖多，因為免維護，總的使用成本較低。計為系列雷達物位計有高頻、低頻脈沖和調頻連續波等多種型號，能夠在多種工況下使用。
八、電子稱重式料位計
采用稱重傳感器直接稱出儲倉重量來判斷物料存量，因為料位和重量多少均是物料存量的指標。
適用性：這一方法非常可靠、準確、重復性好，精度也可以很高，對物料特性不限，但缺點是安裝不太方便，受料倉結構限制，要求單獨的料倉。象瀝青站中熱料倉就不可以用，而水泥站骨料中儲倉、臥式瀝青罐可以使用。
九、壓力式液位計
通過壓力法蘭感應器將受到的壓力通過毛細管傳到變送器，變送器有一個變電容的完全密封的傳感器腔，當毛細管將壓力傳遞至壓力腔，將引起壓力膜片位移，傳感膜片和兩電容極板之間的電容差由電子部件轉換為對應電信號輸出，由于液位壓力與液面高成正比例，故此電信號經標定后即準確反映液位變化。
適用性：只適用于液體，例如立式瀝青罐，油罐等。安裝要求方便。
以上就是“各種物位測量的原理及適用性”的相關介紹，如欲了解更多物位開關（料位開關、液位開關）、物位計（料位計、液位計）等物位測量儀表方面的知識，歡迎關注微信公眾號：Jiweimeter。
（深圳計為自動化技術有限公司市場部2019年5月29日發布）
TAGS : 音叉料位開關
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