自动检测技术物位测量学习教案

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1、会计学1自动检测技术自动检测技术(jsh)物位测量物位测量第一页，共62页。第1页/共62页第二页，共62页。（1）恒浮力）恒浮力(fl)法液位测量法液位测量W：浮子重力；：浮子重力；F：浮子所受浮力：浮子所受浮力(fl)；G：平衡物重力。：平衡物重力。第2页/共62页第三页，共62页。由于仪表各部分具有摩擦，所以只有在浮力由于仪表各部分具有摩擦，所以只有在浮力 达到达到(d do)一定数值一定数值 ，能克服摩擦时，浮子才能开始动作，这就是仪表产生不灵敏区的原因。，能克服摩擦时，浮子才能开始动作，这就是仪表产生不灵敏区的原因。（1）恒浮力）恒浮力(fl)法液位测量法液位测量表示表示不灵敏区不灵

2、敏区第3页/共62页第四页，共62页。（1）恒浮力）恒浮力(fl)法液位测量法液位测量第4页/共62页第五页，共62页。应用应用(yngyng)原理图原理图凯泰克凯泰克KC99 磁磁耦合液位计耦合液位计第5页/共62页第六页，共62页。防漏防磁(fn c)指示(zhsh)型远传型密封(mfng)壳体保护附近不可有强磁场舌簧管（1）恒浮力法液位测量）恒浮力法液位测量第6页/共62页第七页，共62页。水平轴NNNNS径向充磁第7页/共62页第八页，共62页。干簧管铁片（1）恒浮力）恒浮力(fl)法液位测量法液位测量第8页/共62页第九页，共62页。初态：初态：末态：末态：第9页/共62页第十页，共

3、62页。上两式相减：上两式相减：目的目的(md)：测出较小的：测出较小的x，得到较大的液位变化，得到较大的液位变化Hc弹性刚度系数，弹性刚度系数，N/m；x弹簧拉伸弹簧拉伸(l shn)位移，位移，m；A浮筒的截面积，浮筒的截面积，m2；H浮筒被液体浸没的高度浮筒被液体浸没的高度,m，被测液体的密度，被测液体的密度，kg/m3;g 重力加速度，重力加速度，m/s2。其中其中(qzhng)：液位变化液位变化力的变化力的变化机械位移机械位移位移传感器位移传感器电信号电信号初态：初态：gxHHAWxxc)()(末态：末态：第10页/共62页第十一页，共62页。第11页/共62页第十二页，共62页。液

4、位变化液位变化(binhu)扭力矩变化扭力矩变化扭转角变化扭转角变化角位移传感器角位移传感器电信号电信号第12页/共62页第十三页，共62页。第13页/共62页第十四页，共62页。通过测得容器内液柱高度产生通过测得容器内液柱高度产生(chnshng)的静压实现液位测量的静压实现液位测量。第14页/共62页第十五页，共62页。注意：注意：测压基准点与最低液位一致测压基准点与最低液位一致（a）适合粘度较小、洁净液体）适合粘度较小、洁净液体(yt)的液位测量。的液位测量。（a）（b）第15页/共62页第十六页，共62页。差压变送器作用差压变送器作用(zuyng)是将输入差压是将输入差压420 mA：

5、=0 P=0 I4 mA;=max P=Pmax 20 mAPP gP-P第16页/共62页第十七页，共62页。11222 1第17页/共62页第十八页，共62页。P=H第18页/共62页第十九页，共62页。1当当=时时P=C 调节迁移机构调节迁移机构(jgu):当当P=C时时=0。当当=max时时P=max1+CI=20mA说明说明:调整的压差调整的压差是作用于正压室是作用于正压室 且且 附加静压附加静压0正迁移！正迁移！第19页/共62页第二十页，共62页。注：负压注：负压(f y)室要处于上层介质中，且不高于上表面室要处于上层介质中，且不高于上表面第20页/共62页第二十一页，共62页。

6、第21页/共62页第二十二页，共62页。第22页/共62页第二十三页，共62页。当液位高度当液位高度(god)(god)为为0 0时，传感器电容量时，传感器电容量C0C0为为当液位高度当液位高度(god)为为H时，传感器电容量时，传感器电容量CH 为为7.3.1 导电液体导电液体(yt)的液位测量的液位测量第23页/共62页第二十四页，共62页。D0D，且，且0液位由液位由0增加到增加到H，传感器电容，传感器电容(dinrng)变化量变化量C为：为：dDLC000ln2第24页/共62页第二十五页，共62页。第25页/共62页第二十六页，共62页。通过分析传输电流的波动方程通过分析传输电流的波

7、动方程(fngchng)，得（射频导纳定理）：，得（射频导纳定理）：挂料的等效挂料的等效(dn xio)阻抗为：阻抗为：第26页/共62页第二十七页，共62页。当：当：进行进行(jnxng)测量。测量。ggCR1第27页/共62页第二十八页，共62页。7.6 磁致伸缩液位测量磁致伸缩液位测量(cling)第28页/共62页第二十九页，共62页。第29页/共62页第三十页，共62页。凯泰克（凯泰克（K-Tek）超声波液位）超声波液位/料位计料位计第30页/共62页第三十一页，共62页。声波遇到两相界面声波遇到两相界面(jimin)时会发生反射时会发生反射第31页/共62页第三十二页，共62页。气

8、介声速气介声速(shn s)高出最高液位高出最高液位测量盲区约测量盲区约1m第32页/共62页第三十三页，共62页。第33页/共62页第三十四页，共62页。带温度带温度(wnd)探头的超声波液位计探头的超声波液位计第34页/共62页第三十五页，共62页。带有声速带有声速(shn s)(shn s)校正杆的超声波液位计校正杆的超声波液位计 tt0hh0第35页/共62页第三十六页，共62页。第36页/共62页第三十七页，共62页。H HH H导导波波管管vtH21雷达液位计雷达液位计导波雷达液位计导波雷达液位计第37页/共62页第三十八页，共62页。德国德国E+H FMR230 雷达雷达(lid

9、)液位计液位计用于液体、颗粒及浆料物位的用于液体、颗粒及浆料物位的连续非接触测量。连续非接触测量。测量不受介质变化、温度变化、测量不受介质变化、温度变化、惰性气体及蒸汽的影响；惰性气体及蒸汽的影响；喇叭式天线，频率喇叭式天线，频率6 GHz；量程量程20 m，精度，精度3mm；两线制，两线制，HART协议；协议；第38页/共62页第三十九页，共62页。西门子西门子SITRANS LR400 雷达液位计雷达液位计适于测量高粉尘固体物料适于测量高粉尘固体物料和低介电常数液体物位。和低介电常数液体物位。连续波调频工作方式；连续波调频工作方式；工作频率工作频率24 GHz；量程量程50 m，精度，精度

10、60 mm；两线制，两线制，HART协议；协议；现场现场(xinchng)本安型的红外手持编程器对仪表进行编程。本安型的红外手持编程器对仪表进行编程。第39页/共62页第四十页，共62页。德国科隆德国科隆(KROHNE)BM70P 雷达液位计雷达液位计液体液体(yt)和液化气的液位测量。和液化气的液位测量。工作频率工作频率8.99.9 GHz；量程量程35 m；精度精度:110 m时，时，1mm 10 m时，时，0.01%示值误差示值误差具有改进信噪比的微波窗，高灵敏性，具有改进信噪比的微波窗，高灵敏性，动态响应达动态响应达 140 dB。第40页/共62页第四十一页，共62页。若计数若计数(

11、j sh)时钟频率为时钟频率为f，从发射脉冲瞬间触发计数，从发射脉冲瞬间触发计数(j sh)到接收脉冲瞬间停止计数到接收脉冲瞬间停止计数(j sh)，共有，共有N个计数个计数(j sh)脉冲，脉冲，则传播则传播(chunb)时间时间t为为第41页/共62页第四十二页，共62页。vtH21由由得得fvtvH22其中其中 t t计数脉冲周期计数脉冲周期 f f计数脉冲频率计数脉冲频率 H H液位分辨率液位分辨率电磁波速度（即光速）电磁波速度（即光速）m/s m/s，H H1.5 mm1.5 mm 计数计数(j sh)(j sh)脉冲频率为脉冲频率为而当前集成电路的运算速度为几十而当前集成电路的运算

12、速度为几十MHz，相差几个数量级，必须，相差几个数量级，必须(bx)另寻出路！另寻出路！第42页/共62页第四十三页，共62页。被测信号是周期为被测信号是周期为T的周期性信号，采样周期为的周期性信号，采样周期为T+t，每周期只采一个瞬时值，等效，每周期只采一个瞬时值，等效(dn xio)采样采样周期为周期为t。周期性重复的高频信号均可采用此方法，。周期性重复的高频信号均可采用此方法，降低采样频率。降低采样频率。原理原理(yunl)第43页/共62页第四十四页，共62页。等效时间采样法在时间量检测等效时间采样法在时间量检测(jin c)(jin c)中的应用中的应用t（最小分辨时间）为发射（最小

13、分辨时间）为发射(fsh)与采样信号周期差值，又称等与采样信号周期差值，又称等效采样周期，只要满足两信号周期之差为效采样周期，只要满足两信号周期之差为t10ps。第44页/共62页第四十五页，共62页。举例：举例：发射发射(fsh)时钟时钟采样采样(ci yn)时钟时钟相应相应(xingyng)的，的，前已述，分辨前已述，分辨H=1.5mm液位，等效采样周期液位，等效采样周期t10ps故，若实测距离故，若实测距离 hD6.182m第第n个采样脉冲可测到反射波，求个采样脉冲可测到反射波，求n？第45页/共62页第四十六页，共62页。pst6.9mhD182.6psvhtDD3.412131031

14、82.6228若取若取n=4294，则发射，则发射(fsh)接收接收4294次完成测量，次完成测量，用计数用计数(j sh)器计数器计数(j sh)n，即可测出，即可测出tD，进而求出，进而求出hD。第46页/共62页第四十七页，共62页。需时需时2125000Tps1124997.6Tps第47页/共62页第四十八页，共62页。验验 算算n=4293n=4293n=4294n=4294mvth9118.6106.942931032121128mvth4318.6106.942941032121128今测得今测得n=23654,n=23654,求求h:h:mvth062.34106.92365

15、41032121128第48页/共62页第四十九页，共62页。7.5.4 连续连续(linx)波调频法波调频法调频调频(dio pn)连续波连续波第49页/共62页第五十页，共62页。接收到的信号频接收到的信号频率率(pnl)与发出与发出的信号频率的信号频率(pnl)之差之差第50页/共62页第五十一页，共62页。时间差时间差液位高度液位高度(god)stssTBkktkffTtT221210：调制斜率时当第51页/共62页第五十二页，共62页。7.5.4 连续连续(linx)波调频法波调频法tfrf第52页/共62页第五十三页，共62页。第53页/共62页第五十四页，共62页。磁致伸缩效应：

16、铁磁材料和亚铁磁材料在磁致伸缩效应：铁磁材料和亚铁磁材料在居里点温度居里点温度(wnd)(wnd)以下，于磁场中被磁化以下，于磁场中被磁化时，会沿磁化方向发生微量伸长或缩短的时，会沿磁化方向发生微量伸长或缩短的现象。现象。第54页/共62页第五十五页，共62页。应用应用(yngyng)原理图原理图AT500磁致伸缩磁致伸缩(shn su)液位计液位计美国凯泰克美国凯泰克(K-Tek)第55页/共62页第五十六页，共62页。工作原理：磁浮子产生一个轴向磁场，电工作原理：磁浮子产生一个轴向磁场，电流脉冲产生一个脉冲周向磁场，两磁场相流脉冲产生一个脉冲周向磁场，两磁场相遇时合成倾斜磁场，产生磁致伸缩

17、效应。遇时合成倾斜磁场，产生磁致伸缩效应。波导管内的敏感元件（由特殊磁致伸缩材波导管内的敏感元件（由特殊磁致伸缩材料制成）出现扭曲变形料制成）出现扭曲变形(bin xng)(bin xng)（机（机械变形械变形(bin xng)(bin xng)振动），应变脉冲的振动），应变脉冲的超声波信号向两端传播。超声波信号向两端传播。第56页/共62页第五十七页，共62页。第57页/共62页第五十八页，共62页。第58页/共62页第五十九页，共62页。第59页/共62页第六十页，共62页。第60页/共62页第六十一页，共62页。补充补充(bchng)作业：作业：1、一台脉冲式雷达液位计，发射脉冲信号周期、一台脉冲式雷达液位计，发射脉冲信号周期(zhuq)为为499990ps,采样脉冲信号周期采样脉冲信号周期(zhuq)为为500000ps,采用等效时间采样法进行雷达脉冲回波测量采用等效时间采样法进行雷达脉冲回波测量，等效采样周期，等效采样周期(zhuq)为多少？液位分辨率是多少？为多少？液位分辨率是多少？今用计数器记得第今用计数器记得第13465个周期个周期(zhuq)测得液位的反测得液位的反射波，问雷达液位计至液面距离是多少？射波，问雷达液位计至液面距离是多少？第61页/共62页第六十二页，共62页。