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1第6次课的教学整体安排授课时间第6周周2第5、6、7节课时安排3授课题目(教学章、节或主题)：第六章：物位测量第一节：物位监测的主要方法和分类、第二节：静压式物位检测、第三节：浮力式物位检测、第四节：电气式物位检测教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：目的：掌握液位测量的原理、方法及测量仪表要求：了解物位测量的分类，掌握不同液位仪表的测量原理、方法及应用。教学内容（包括基本内容、重点、难点）：基本内容：物位包括液位、料位、界位，这一章主要讲授液位测量。主要内容有静压式、浮力式、电气式液位检测。在静压式液位测量要重点搞清楚开口容器采用压力式液位计，密闭容器采用差压式液位计，二者不可混淆。重点：静压式、浮力式液位测量。难点：静压式液位计的零点迁移问题。静压式液位计的安装高度若不在零基准液位上或采用隔离罐都要采取零点迁移，否则将无法实现正确测量。讨论与思考：1.密闭容器可以用压力计式液位计测量液位么？为什么？2．采用差压变送器测量液位，有些情况下需要零点迁移，什么是零点迁移？3．超声波液位计的发射器通常采用发射较高频率的超声脉冲，这样做的好处是什么？4．超声波液位计的超声波传播速度的补偿方法有哪些？具体如何实现？课后作业：1.用差压变送器测量液位，已知ρ1=1200kg/m3，ρ2=950kg/m3，h1=0.5m，h2=5.0m，液位的变化范围为0~4m，当地的重力加速度g=9.8m/s2，求差压变送器的量程和迁移量，经过迁移以后，差压变送器的输入为多少？教学过程设计：讲授120分钟，提问与讨论15分钟授课类型：理论课教学方式：讲授讨论教学资源：多媒体V--1-+V--2差压变送器Hh1h2ρ1ρ2ρ22第六章物位测量物位包括液位、料位、界位，这一章主要讲授液位测量。主要内容有静压式、浮力式、电气式、超声波、射线式液位检测。在静压式液位测量要重点搞清楚开口容器采用压力式液位计，密闭容器采用差压式液位计，二者不可混淆。第一节静压式物位检测一．静压法测量原理若液位的高度位h，则液体底部的压力为：所以测得表压力p即可求得液位高度h。二．压力式液位计（开口容器得液位测量）1．用压力表测量液位：2．法兰式压力变送器测量液位：用于粘度大、有沉淀、易结晶、易凝固或具有腐蚀性的介质，为防止导压管堵塞或腐蚀仪表，采用法兰式压力变送器。三．差压式液位计（密闭容器的液位测量）抵消了容器上部压力变化对测量的影响。PBghρ=+ghBPpρ=−=phgρ=1Ppghρ+=+1Pp−=PPPghρ+−Δ=−=3安装方式:导压管、法兰式。四．量程迁移：同时改变量程的下限和上限而量程保持不变。1．无迁移：2．负迁移：形成原因：加隔离罐或采用法兰式测压差。为了使变送器的输出不受固定压差的影响，采用零点迁移法，进行负迁移，迁移量为Pg。解：液位高度变化形成的差压值为所以可选择差压变送器量程为40kPa所以负迁移量为37.240kPa，即将差压变送器的零点调为-37.240kPa。PghρΔ=112009.83gHρ=××35280Pa=212()(51)9509.837240PghhgPaρ=−=−××=44．正迁移：变送器位置低于液面基准面。第二节浮力式液位检测一．恒浮力式液位检测：基本原理：浮于液面上的浮子随着液位上升或下降，根据浮子的位置实现液位的检测。浮球式液位控制器：与电机启动控制装置配套，用以控制工业或民用水槽、水箱、水塔和各种酸碱、贮液槽的液位。控制范围：200～8000mm（超出4000mm时分节装）输出信号：干簧触点AC380V、2A，寿命5×104次二．变浮力式液位检测（浮筒式液位计）将一质量为m的浮筒悬挂在弹簧上，弹簧的下端被固定，当测量桶内无水时，浮筒的重力与弹簧力达到平衡时，有：当测量筒内有一定高度的液位H时，浮筒受到液体的浮力上浮，根据力平衡：一般：从而被测液位H可表示为即弹簧的位移量与液位成正比。弹簧的顶端连接有一铁芯，0mgCx=xhHΔ+=)(0xxCghAmgΔ−=ρ−hxΔxgACHΔρ=5铁芯随着弹簧的位移在差动变压器内上下移动输出位移信号。样本举例：BW25浮筒式液位计产品特点全金属结构，简洁耐用使用M7指示器线性指示被测液位最高使用温度可达400℃最高工作压力可达70MPa最多可安装两个限位开关4～20mA电流输出，提供本安和隔爆型主要技术参数测量范围：0.3～6m测量精度：±1.5%F.S第三节电气式物位检测以电容式液位检测为例：当两圆筒间充以介电常数为ε1的气体时，圆筒的电容量为：如果圆筒形电极间的一部分被介电常数为ε2的液体所浸没，被浸没的电极长度为H，此时的电容量为：当圆筒形电容器几何尺寸一定，电容器电容增量与液位高度H成正比。同时，两种介质的介电常数的差值越大，CΔ越大，灵敏度高。适用对象：非导电液体或固体。对于导电液体，电极要用绝缘物覆盖作为中间介质，而液体和外圆筒一起作为外电极。102lnLCRrπε=12CCC=+12122()lnlnLHRRrrπεπεε−=+0CC=+Δ122()2lnlnLHHRRrrπεπε−=+6第四节声学式物位检测一．超声波检测原理：超声波物位检测方法通过测量声波从发射至接受反射回波的时间间隔来确定物位高低。20kHz以上频率的机械波称为超声波。当声波从一种介质向另一种介质传播时，因为两种介质的密度不同和声波在其中的传播速度不同，在分界面上声波会产生反射和折射。反射系数与声阻抗（vρ）有关，超声波物位检测方法通过测量声波从发射至接受反射回波的时间间隔来确定物位高低。当超声波传播速度已知，可根据时间求得物位。二．超声波物位计的接收和发射基于压电效应、和逆压电效应。发射器：将交变电压转换成向外发射的机械波。接收器：把声能转换成电能。实现方法：检测时一般采用较高频率的超声脉冲。这样可减少了单位时间超声波的发射能量，又可提高超声脉冲的幅值。好处：前者有利于减少空化效应，温升效应，后者可提高测量精度。三.超声波传播速度的补偿方法1.温度补偿2.设置校正具vtH21=