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常见料位开关和物位计的工作原理与应用
2019-09-25
【计为自动化 国家高新技术企业】为解决在物料储藏和运输过程中的物位测量的问题，各种物位测量仪表不断涌现，性能也不断提升。其中进行高、低位检测的称之为料位开关，有：音叉式、振动棒式、阻旋式、电容式、浮球式。进行连续料位测量的称为物位计，有：射频电容式、超声波式、雷达式、称重式、压力式，这些仪表都有各自不同的应用范围。本文就几种常见料位开关和物位计的工作原理与应用进行介绍，希望对用户有所帮助。
一、振棒料位开关
工作原理：振棒料位开关的振动棒是一个电子线路进行激励并保持共振，当被测介质到达并部分覆盖住振棒开关的探头时，振棒开关的振动阻尼突然增强，这种振动参数的改变将通过检测回路触发继电器，从而为物位控制提供了上、下限开关信号。
振棒料位开关分单棒料位开关和双棒振棒料位开关两种，双棒振棒料位开关比单棒料位开关的灵敏度更好，检测更可靠。计为Tube-11振棒料位开关是国内首款双管设计的棒状料位开关，其振动探头采用独特的内外嵌套设置的双管设计，产品采用压电器件实现振动的驱动与检测，使内外管在完全一致的谐振频率下产生共鸣。当振动棒与被测物料接触时，接触物料的外管谐振频率发生变化，从而破坏内外管的共鸣条件，产生信号变化进而输出开关信号。
产品应用：计为Tube-11振棒料位开关通过内外振动管的谐振频率调节到完全一致，使得产品具有极高的检测灵敏度和可靠性，最低测量密度可达0.02g/cm³。计为Tube-11振棒料位开关主要用于测量颗粒状固体料位，能够满足绝大部分颗粒状料位的现场测量要求。
二、音叉料位开关
工作原理：音叉料位开关的探头基于音叉式设计，采用压电器件实现叉体的振动驱动与检测。不接触物料时，音叉在谐振频率下产生自由振动，当音叉与被测物料接触时，音叉的振动振幅明显减小，压电检测器件的输出信号幅度随之减小，信号变化由智能电路检测分析并输出一个开关信号。
产品应用：音叉料位开关是一种专用于测量粉末和细小颗粒的固体料位开关。计为Fork-11音叉料位开关可测最低物料密度达0.008g/cm³，特别适合超低密度的料位测量，具有广泛的适应性和极高的可靠性。
三、音叉液位开关
工作原理：音叉液位开关采用压电器件实现叉体的振动驱动与检测。当叉体与被测液体接触时，叉体的谐振频率明显降低，振动频率的变化直接反应在压电检测器件的输出信号上，检测电路对频率的变化进行判别并输出一个开关信号。
产品应用：计为Ring-11音叉液位开关是一种高可靠性紧凑型的专用于液位测量的控制开关。音叉长度仅有40mm，不仅适用于容器、储罐、槽罐中的液位测量，而且适用于导管的液位测量。同时，基于检测叉体浸泡于介质时振动频率变化的设计原理，产品可测量介质密度低至0.5g/cm³，不仅适用于盐酸、硫酸、硝酸、碱液、工业废水、糖浆、药液等液位测量，而且特别适用于有泡沫、气泡、粘稠液体以及振动干扰的复杂测量场合。
四、阻旋式料位开关
工作原理：利用传动轴与离合器相连接，在未接触物料时，马达保持正常运转，当叶片感到物料阻力时，马达停止转动，机构同时输出一节点信号而测出料位高度。
产品应用：轴端密封的好坏对阻旋式料位开关寿命影响最大，一般进口产品可以在密度为0.5g/cm³环境下使用，即一般矿粉、水泥、粉煤灰均可使用。由于其测量阻力，对扭矩要求一般在0.5～1.0kg•cm可调，故对叶片上少量附着无影响。计为Spin-11A标准型阻旋料位开关采用进口电机、微动开关及轴承，材质上选用304/316L不锈钢或碳钢，适用于大多数固体颗粒、粉末的测量。
五、超声波物位计
工作原理：由换能量将功率脉冲转换为超声波，射向料面，经料面反射后进入超声波检测装置，再由换能量将超声波转换为电信号。二次仪表根据发射脉冲与接受脉冲之间的时间差和介质中的传播速度，计算出料位。
产品应用：由于其传播速度受传播介质振动、噪音影响较大，并且其元件受温度影响大，故不能在粉尘、高温场合使用，往往用于明渠、水处理较多。计为Uson-21隔爆型超声波液位计能够用于腐蚀性或爆炸性场合的液位测量。
但电波传输速度c=108m/s非常大，在距离较小时，t非常短暂，很难直接准确测量，必须借助于其他技术手段，例如在脉冲式测距雷达中，借助于脉冲压缩技术来提高分辨率。另外的方法是采用连续波调频法，使发射电波的频率连续快速地变化，利用瞬时发射频率与回波频率之差来换算距离，由于这种技术适合于短距离测量，所以多数雷达料位计均采用调频连续波。
产品应用：雷达物位计特别适合于高粘度或高污染度的物料。例如沥青、重油等，并且由于其测量重复精度高，无需定期维修或重新标定，测量精度也较高，一般能达到±1cm。一般沥青库均可以采用雷达物位计，避免了其他接触式测量方法常常会出现的粘住、卡死、不可靠的问题。一次投资虽多，因为免维护，总的使用成本较低。计为系列雷达物位计有高频、低频脉冲和调频连续波等多种型号，能够在多种工况下使用。
七、电子称重式料位计
工作原理：采用称重传感器直接称出储仓重量来判断物料存量，因为料位和重量多少均是物料存量的指标。
产品应用：这一方法非常可靠、准确、重复性好，精度也可以很高，对物料特性不限，但缺点是安装不太方便，受料仓结构限制，要求单独的料仓。象沥青站中热料仓就不可以用，而水泥站骨料中储仓、卧式沥青罐可以使用。
八、压力式液位计
工作原理：通过压力法兰感应器将受到的压力通过毛细管传到变送器，变送器有一个变电容的完全密封的传感器腔，当毛细管将压力传递至压力腔，将引起压力膜片位移，传感膜片和两电容极板之间的电容差由电子部件转换为对应电信号输出，由于液位压力与液面高成正比例，故此电信号经标定后即准确反映液位变化。
产品应用：只适用于液体，例如立式沥青罐，油罐等。
一、振棒料位开关
工作原理：振棒料位开关的振动棒是一个电子线路进行激励并保持共振，当被测介质到达并部分覆盖住振棒开关的探头时，振棒开关的振动阻尼突然增强，这种振动参数的改变将通过检测回路触发继电器，从而为物位控制提供了上、下限开关信号。
振棒料位开关分单棒料位开关和双棒振棒料位开关两种，双棒振棒料位开关比单棒料位开关的灵敏度更好，检测更可靠。计为Tube-11振棒料位开关是国内首款双管设计的棒状料位开关，其振动探头采用独特的内外嵌套设置的双管设计，产品采用压电器件实现振动的驱动与检测，使内外管在完全一致的谐振频率下产生共鸣。当振动棒与被测物料接触时，接触物料的外管谐振频率发生变化，从而破坏内外管的共鸣条件，产生信号变化进而输出开关信号。
产品应用：计为Tube-11振棒料位开关通过内外振动管的谐振频率调节到完全一致，使得产品具有极高的检测灵敏度和可靠性，最低测量密度可达0.02g/cm³。计为Tube-11振棒料位开关主要用于测量颗粒状固体料位，能够满足绝大部分颗粒状料位的现场测量要求。
二、音叉料位开关
工作原理：音叉料位开关的探头基于音叉式设计，采用压电器件实现叉体的振动驱动与检测。不接触物料时，音叉在谐振频率下产生自由振动，当音叉与被测物料接触时，音叉的振动振幅明显减小，压电检测器件的输出信号幅度随之减小，信号变化由智能电路检测分析并输出一个开关信号。
产品应用：音叉料位开关是一种专用于测量粉末和细小颗粒的固体料位开关。计为Fork-11音叉料位开关可测最低物料密度达0.008g/cm³，特别适合超低密度的料位测量，具有广泛的适应性和极高的可靠性。
三、音叉液位开关
工作原理：音叉液位开关采用压电器件实现叉体的振动驱动与检测。当叉体与被测液体接触时，叉体的谐振频率明显降低，振动频率的变化直接反应在压电检测器件的输出信号上，检测电路对频率的变化进行判别并输出一个开关信号。
产品应用：计为Ring-11音叉液位开关是一种高可靠性紧凑型的专用于液位测量的控制开关。音叉长度仅有40mm，不仅适用于容器、储罐、槽罐中的液位测量，而且适用于导管的液位测量。同时，基于检测叉体浸泡于介质时振动频率变化的设计原理，产品可测量介质密度低至0.5g/cm³，不仅适用于盐酸、硫酸、硝酸、碱液、工业废水、糖浆、药液等液位测量，而且特别适用于有泡沫、气泡、粘稠液体以及振动干扰的复杂测量场合。
四、阻旋式料位开关
工作原理：利用传动轴与离合器相连接，在未接触物料时，马达保持正常运转，当叶片感到物料阻力时，马达停止转动，机构同时输出一节点信号而测出料位高度。
产品应用：轴端密封的好坏对阻旋式料位开关寿命影响最大，一般进口产品可以在密度为0.5g/cm³环境下使用，即一般矿粉、水泥、粉煤灰均可使用。由于其测量阻力，对扭矩要求一般在0.5～1.0kg•cm可调，故对叶片上少量附着无影响。计为Spin-11A标准型阻旋料位开关采用进口电机、微动开关及轴承，材质上选用304/316L不锈钢或碳钢，适用于大多数固体颗粒、粉末的测量。
五、超声波物位计
工作原理：由换能量将功率脉冲转换为超声波，射向料面，经料面反射后进入超声波检测装置，再由换能量将超声波转换为电信号。二次仪表根据发射脉冲与接受脉冲之间的时间差和介质中的传播速度，计算出料位。
产品应用：由于其传播速度受传播介质振动、噪音影响较大，并且其元件受温度影响大，故不能在粉尘、高温场合使用，往往用于明渠、水处理较多。计为Uson-21隔爆型超声波液位计能够用于腐蚀性或爆炸性场合的液位测量。
六、雷达式物位计
工作原理：雷达物位计的原理与一般雷达一样，是建立在电波在空气以恒定速度c传播这一基点上，反射出口到被测料面距离为H，则电波发出到达料面再反射回到接收端，所需时间t=2H/c，若能直接测量时间t，马上可以算出距离H。但电波传输速度c=108m/s非常大，在距离较小时，t非常短暂，很难直接准确测量，必须借助于其他技术手段，例如在脉冲式测距雷达中，借助于脉冲压缩技术来提高分辨率。另外的方法是采用连续波调频法，使发射电波的频率连续快速地变化，利用瞬时发射频率与回波频率之差来换算距离，由于这种技术适合于短距离测量，所以多数雷达料位计均采用调频连续波。
产品应用：雷达物位计特别适合于高粘度或高污染度的物料。例如沥青、重油等，并且由于其测量重复精度高，无需定期维修或重新标定，测量精度也较高，一般能达到±1cm。一般沥青库均可以采用雷达物位计，避免了其他接触式测量方法常常会出现的粘住、卡死、不可靠的问题。一次投资虽多，因为免维护，总的使用成本较低。计为系列雷达物位计有高频、低频脉冲和调频连续波等多种型号，能够在多种工况下使用。
七、电子称重式料位计
工作原理：采用称重传感器直接称出储仓重量来判断物料存量，因为料位和重量多少均是物料存量的指标。
产品应用：这一方法非常可靠、准确、重复性好，精度也可以很高，对物料特性不限，但缺点是安装不太方便，受料仓结构限制，要求单独的料仓。象沥青站中热料仓就不可以用，而水泥站骨料中储仓、卧式沥青罐可以使用。
八、压力式液位计
工作原理：通过压力法兰感应器将受到的压力通过毛细管传到变送器，变送器有一个变电容的完全密封的传感器腔，当毛细管将压力传递至压力腔，将引起压力膜片位移，传感膜片和两电容极板之间的电容差由电子部件转换为对应电信号输出，由于液位压力与液面高成正比例，故此电信号经标定后即准确反映液位变化。
产品应用：只适用于液体，例如立式沥青罐，油罐等。
TAGS : 物位计
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