其实液位测量还有一些非传统方式

2016-05-30 14:29:26来源: eefocus
目前市场上最受欢迎的液位传感器与早期的连续测量液位传感器的区别,在于使用了飞行时间(TOF)测量技术,然后将测量结果转换为常规输出方式。这些新的液位测量传感器通常安装在容器的顶部,测量传感器监测点与液面之间的距离;从传感器检测点发出一个脉冲波,脉冲波可以穿透容器顶部的气体或一些实体,到达液面时发生反射,反射信号被接收器接收。电子定时电路记录脉冲波的发射时间和接收时间,即得出脉冲波飞行时间,然后再乘以脉冲波的速度就可以得出测量距离。这些新兴液位测量技术的主要区别在于脉冲波的形式不同,例如:超声波、微波(雷达)和光波。

在油性、酸性、高温、高压等极端恶劣的测试环境下,为了实现液位测量需要用到各种新型材料如合金等。新材料的发明有助于拓展传感器的应用,如聚四氟乙烯护套材料可以实现耐腐蚀应用、电抛光316不锈钢可以满足清洁度要求。

磁致伸缩液位变送器

利用磁浮子测量液位的方法,其优势在前面已经描述过。磁致伸缩技术目前已经被证明可以非常准确的读取浮子的位置。磁致伸缩液位计的传感器工作时,(如图1所示)传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流,该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。

在磁致伸缩液位计的传感器测杆外配有一浮子,此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组永久磁环。当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时,浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲,这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置,即液面的位置。该技术的主要优点是:脉冲波的速度是已知的;如温度、压力等过程变量是恒定的;脉冲信号不会受环境物质影响;脉冲波的发散性小;不会受到错误信号干扰。另一个好处是,唯一的运动部件是磁浮子,随流面上下移动,工作可靠,寿命长。

超声波液位变送器

超声波液位传感器(如图2所示),通过计算超声波发出时间到接收返回信号的时间差(TOF),乘以超声波的速度得出传感器与液体表面间的距离。一般液位变送器中使用的超声波频率为上千赫兹,超声波的传播速度达到6米/毫秒。声波的传播速度与传播介质的材料组成、温度等相关(15℃的空气中,声音的传播速度为340米/秒)。超声波液位传感器受温度的影响产生的偏差,可以通过温度补偿的方式来修正,但是这种温度补偿技术还仅仅局限在空气或氮气介质下,并且气体压力为大气压力。            

激光液位变送器

激光器的工作原理和超声波液位传感器非常相似,一般被用于散装颗粒物、料浆和不透明的液体(如污水、牛奶、苯乙烯等)。超声波液位传感器使用的是超声波载体测量液面,而激光液位传感器使用的是光载体测量液面。(见图3所示)。               

在容器顶部安装一个激光发射器,发射一束激光脉冲后达到液体表面并反射回来,由探测器搜集反射回来的激光脉冲信号,使用定时电路测量激光脉冲的飞行时间从而换算出距离。由于激光的聚焦性(光束发散角小于0.2°)且不会出现虚假反射波,可以在烟雾和泡沫的环境下实现精确测量。激光液位测量系统在障碍物众多的容器测量环境中是一个理想的选择,并且其测量范围可以达到1500英尺,在高温和高压的环境下同样适用。

激光液位测量系统甚至被用在核反应堆容器中,激光器通过测量玻璃窗实现无接触式测量,当然玻璃窗的扩散性和光衰减必须在设计时进行考虑。

  雷达液位变送器

雷达测量系统安装在容器顶部,向下发射微波脉冲信号;微波脉冲信号达到液体表面后反射回去,同时用电路计算微波信号的往返时间,从而计算出传感器离页面的距离。但是如果液体的介电常数太小可能会引起雷达液位传感器无法正常检测液位;如果液体的介电常数太小,雷达波可以穿过液体,而反射的雷达波的能量太小不能被雷达接收器检测到。

和超声波液位测量一样,雷达波也会出现发散而影响测量准确性;同时容器内部的结构和一些障碍物引起的反射雷达波也会造成测量错误。为了解决这些问题将模糊算法引入雷法发射器,但是由于容器环境的不同这些问题可能依然存在。

导波雷达(GWR)液位测量系统(如图4所示)可以解决以上问题。导波雷达液位计采用接触式的测量方式,利用导波杆探头(钢性探针或柔性电缆)来发射与接收信号,将导波杆探头安装在测量罐的顶部,其尾端直达罐底,发射信号及反射信号都通过导波杆传播,信号不会辐射到外部空间中,所以反射信号的质量更好。导波雷达液位测量系统所测量的液体的介电常数可以低至1.4,在狭小的空间依然可以完成测量,并能适用于高温和高压的工况。

关键字:液位测量  非传统方式

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016053015665.html
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