I-IV Измерение уровня

Уровень – мера заполнения емкости. Измеряется уровень в единицах длин. Приборы для измерения уровня называются уровнемерами.

Уровнемеры для жидкостей

а)Указательные стекла работают на принципе сообщающихся сосудов. Уровень фиксируется визуально по заполнению стеклянной трубки, сообщающейся с емкостью, в которой измеряется уровень.

б) Поплавковые уровнемеры

Впоплавковых уровнемерах за уровнем жидкости следит поплавок, перемещения которого передается на показывающее устройство или на датчик, преобразующий перемещение в электрический сигнал.

Поплавок подвешен на тросе, для натяжения которого служит груз G. С тросом связана показывающая стрелка.

В этом случае перемещение поплавка потенциометрическим датчиком преобразуется в электрический сигнал.

Недостаток таких уровнемеров – перевернутая шкала.

в) Пьезометрические (гидростатические) уровнемеры

Основаны на компенсации гидростатического давления столба жидкости (пропорционального уровню) давлением продуваемого через нее воздуха. Рассмотрим схему наиболее часто применяющегося пьезометрического уровнемера с пьезометрической трубкой.

G=const

Вемкость, уровень жидкости в которой измеряется, помещается пьезометрическая трубка, через которую продувается воздух. Норма подачи воздуха 60-100 пузырьков в минуту. Очевидно, что пузырьки появляются при равенстве давления в трубке гидростатическому давлению, т.е., поэтому давление воздуха может служить мерой уровня и измеряющей его манометр можно проградуировать в ед. уровня. Следует помнить, что давление зависит, кроме того, и от расхода, поэтому необходимо стабилизировать расход воздуха в трубке – недостаток.

г)Дифманометрические уровнемеры являются разновидностью пьезометрического, т.е. основаны тоже на измерении гидростатического давления. Разница в способе измерения. В предыдущем случае – компенсационный способ, а в данном – непосредственное измерение разности давления дифманометром. Дифманометр, а не просто манометр, чтобы исключить влияние атмосферного давления, т.е. измерить только избыточное гидростатическое давление.

д) Электронный емкостной уровнемер.

Содержит емкостной датчик, преобразующий изменение уровня жидкости в изменение электрического сигнала. Емкостной датчик (чаще всего цилиндрический) представляет из себя трубку, погруженную в сосуд. В трубку коаксиально вставлен стержень. Стенки трубки и стержень служат обкладками конденсатора. Диэлектрическая проницаемость водыменьше диэлектрической проницаемости воздуха, поэтому при изменении уровня вода заполняет пространство между обкладками, и емкость датчика меняется.

Для получения электрического выхода датчик подключается к следующей схеме:

Схема представляет LC-генератор в/ч колебаний, собранный на лампе Л₁. Генератор имеет резонансный контур, состоящий из индуктора L_к и емкости С_к. (С_р – разделительная емкость). С контуром генератора индуктивно связан мост: C₁, C_датч., L₁, L₂. При изменении емкости датчика мост разбалансируется и частота колебаний генератора меняется. Напряжение небаланса снимается с диагонала моста, выпрямляется (Д₁, Д₂), фильтруется (С_ф, R_ф) и подается на показывающий прибор. Чаще всего электронные уровнемеры используются не для измерения, а для сигнализации уровня (МЭСУ).

е) Радиоактивные уровнемеры применяются для измерения уровня жидкостей и твердых сыпучих тел. Рассмотрим одни из применяющихся бесконтактных радиоактивных уровнемеров.

В бункер помещаются две герметичные вертикальные трубы. В одной трубе – датчик радиоактивного излучения (1), в другой – приемник (2). Датчик и приемник с помощью тяг связаны с коромыслом (3), которое в свою очередь тросом связано с вращающимся барабаном (4). Т.о. датчик и приемник синхронно перемещаются вертикально по трубам. Выходной сигнал приемника излучения подается на электрический блок, управляющий двигателем. С валом двигателя связаны ось барабана и показывающая стрелка.

При включении прибора система датчик-приемник начинает опускаться, т.к. сигнал от приемника излучения большой. Как только достигается верхний уровень материала, излучение резко ослабляется, и двигатель останавливается.

Таким образом, система следит за верхней кромкой (т.е. уровнем материала).

Следует отметить, что для измерения уровня сыпучих тел еще не создано достаточно простых и надежных приборов.