液位测量系统设计

1液位测量系统设计专业：自动化班级：自控1202学号：2012014059姓名：徐越2目录摘要：..............................................................................................................................................3关键词：...........................................................................................................................................3一、液位检测方法简介...................................................................................................................3简述各种液位计的特点...................................................................................................................51超声波液位计|物位计.........................................................................................................52静压液位计...........................................................................................................................63雷达液位计...........................................................................................................................64磁致伸缩液位计...................................................................................................................65差压式液位计|物位计.........................................................................................................66磁翻板或磁翻柱液位计.......................................................................................................77伺服式液位计.......................................................................................................................78电容式液位计.......................................................................................................................79射频导纳液位计...................................................................................................................710浮筒液位计.........................................................................................................................811钢带液位计.........................................................................................................................812静磁栅液位计.....................................................................................................................8几种常见液位计性能比较...............................................................................................................9二、液位测量系统设计.................................................................................................................102.1液位测量原理...................................................................................................................102.2补偿设计...........................................................................................................................112.3测量系统结构...................................................................................................................122.4误差分析...........................................................................................................................13三、总结.........................................................................................................................................14四、参考文献...............................................................................................................................143实验设计摘要：设计一套液位测量系统，要求测量范围0~2000mm，系统测量精度0.1%。利用单片机加以控制，挡板补偿方法减小误差，提高传播时间的测量准确度来提高精度。关键词：液位检测、超声波一、液位检测方法简介常用于测量液位的液位计有连通器式、吹泡式、差压式、电容式等，测量物位的有超声波物位计和放射性物位计等。其测量原理和特点如下：1、连通器式就是应用最普通的玻璃液位计。它的特点是结构简单、价廉、直观，适于现场使用，但易破损，内表面沾污，造成读数困难，不便于远传和调节。2、浮力式液位计包括恒浮力式和变浮力式两类。(1)恒浮力式液位计恒浮力式液位计是依靠浮标或浮子浮在液体中随液面变化而升降，它的特点是结构简单、价格较低，适于各种贮罐的测量；(2)变浮力式液位计变浮力式亦称沉筒式液位计，当液面不同时，沉筒浸泡于液体4内的体积不同，因而所受浮力不同而产生位移，通过机械传动转换为角位移来测量液位。此类仪表能实现远传和自动调节。3、吹泡式液位计是应用静压原理测量敞口容器液位。压缩空气经过过滤减压阀后，再经定值器输出一定的压力，经节流元件后分两路：①一路进到安装在容器内的导管，由容器底部吹出；②另一路进入压力计进行指示。当液位最低时，气泡吹出没有阻力，背压力零，压力计指零；当液位增高时，气泡吹出要克服液柱的静压力，背压增加，压力指示增大。因此，背压即压力计指示的压力大小，就反映了液面的高低。吹泡式液位计结构简单、价廉，适用于测量具有腐蚀性、粘度大和含有悬浮颗粒的敞口容器的液位，但精度较低。4、差压式液位计有气相和液相两个取压口。气相取压点处压力为设备内气相压力；液相取压点处压力除受气相压力作用外，还受液柱静压力的作用，液相和气相压力之差，就是液柱所产生的静压力。这类仪表包括气动、电动差压变送器及法兰式液位变送器，安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。5、电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它是一根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数ε1和液面上的介电常数ε2不同，比如：ε1ε2，则当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增5大。反之当液位下降，ε值减小，电容量也减小。所以，可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。电容液位计的灵敏度主要取决于两种介电常数的差值，而且，只有ε1和ε2的恒定才能保证液位测量准确，因被测介质具有导电性，所以金属棒电极都有绝缘层覆盖。电容液位计体积小，容易实现远传和调节，适用于具有腐蚀性和高压的介质的液位测量。6、超声波物位计是利用超声波在气体、液体或固体中的衰减、穿透能力和声阻抗不同的性质来测量两种介质的界面。此类仪表精度高、反应快，但成本高、维护维修困难，都用于要求测量精度较高的场合。7、放射形物位计是利用物位的高低对放射形同位素的射线吸收程度不同来测量物位高低的，它的测量范围宽，可用于低温、高温、高压容器中的高粘度、高腐蚀、易燃易爆介质物位的测量。但此类仪表成本高，使用维护不方便，射线对人体危害性大简述各种液位计的特点1超声波液位计|物位计由微处理器控制的数字液位|物位仪表，介质几乎不受限制，可以应用于各种液体和固体物料高度的测量的复杂工况，可实现测量值的温度补偿。非接触的测量，测量精度高，操作简单，界面直观等。62静压液位计产品小巧、轻便、灵敏而具有高性能，具有便利的安装和使用方便。主要应用于城市给排水、水处理厂、水库、河流、海洋、储油罐、装有糊状物的罐及石油、化工、冶金、电力等部门的液位及其它敞开式容器液体的液位测量，被测液体无论是水、油、酸、碱、盐及粘稠性液体，都能高精度地测量。3雷达液位计在恶劣条件工作适用范围广，几乎可以测量所有介质。包括有毒的，腐蚀性介质，固体、液体，粉尘性、浆状介质，都可以进行测量。测量连续准确,无须维修，可行性强,维护方便，操作简单。非接触测量，不受温度、压力、气体等的影响。4磁致伸缩液位计是利用磁致伸缩原理所开发的测位产品，输出信号为绝对数值，不会对数据接收构成问题，无须重新调整零位。内部构造是非接触的，不会对传感器造成任何磨损。输出直接，无须再加装输出接口。输出精确可靠，传感器坚固耐用，寿命长，无须定期维修或校正。5差压式液位计|物位计通过表压信号反映液位高度，安装方便，容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。为比较成熟的液位测量仪表，测量精度较高，维护7量少，需要重视维护；6磁翻板或磁翻柱