液位的检测论文
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液位的检测报告论文
姓名：石兵
专业：应用电子
班级：电子一班
学号：100406106
2011/12/26
液位的检测论文
摘要
液体液位的检测在工业生产、野外勘测、医疗检查和船舶航行中广泛地使用，国内外采用的电子化和数字化等自动化检测技术和手段，以提高检测的准确性，随着科技的发展，检测技术更趋向于智能化。
液位的检测有浮体式、电容式、电极式和超声波法等多种检测方法。
关键词
液位、传感器、灵敏度、频率、温度。
液位检测的分类：
一、接触式液位传感器
1.浮体式。
浮体传感器主要分为浮筒式和浮子式。
其工作原理：一般情况下是浮体与某个测量机构相连来实现测量。
如重锤或内置若干个干簧继电器的不锈钢管，浮体的浮体的运动被重锤或对应位置上的干簧继电器转换为相应的也液位。
使用范围为:清洁液体的连续式检测与开关的液位检测.
2. 电容式。
其工作原理：是利用液位的变化会引起其导电率的变化，从而转换成电容值发生变化的检测装置.使用范围为:腐蚀性液体、沉淀液体和其他化工工液体液位的检测。
3、差压式。
其工作原理：利用液体的压强原理，在液体底部检测底压强和标准大气压的压差来检测，用固态压阻传感器作为检测压差的核心部件。
使用范围为: 适用于液体密度均匀、底部固定条件下的液位检测。
4、直流电极式。
其工作原理：利用液体的导电特性，将导电液体的液面升高转换为电路的开关闭合，该开关信号直接或经由一个简单电路传给后续电路。
使用范围为: 适用于导电液体密度均匀、底部固定条件下的液位检测。
5、光线液位式。
其工作原理：利用光导纤维中光在不同介质中传输特性的改变对液位进行检测。
使用范围为: 适用于任何液体的液位高度的检测与控制，特别适用于易燃、易爆、腐蚀性的液体检测。
6、雷达液位变送器。
其工作原理：主要由雷达探测器（一次表）和雷达显示仪（二次表）组成。
雷达探测器主要由主体、连接法兰和天线三部分组成。
天线分为喇叭型和直接与波导管连接两种形式。
雷达显示仪提供连接上位计算机的RS-485接口，可以传递液位等参数及报警信号，亦可通过上位计算机对智能雷达显示仪进行控制。
使用范围为:适用于比较复杂的工况，尤其在测粘稠液体或温度和压力变化大的场合
电容式传感器是把被测非电量转换为电容量变化的一种传感器。
它具有高阻抗，小功率；动态范围大，响应速度快；几乎没有零漂；结构简单、体积小、分辨率高；动态响应好；能在高温、辐射和强振动等恶劣条件下工作；课实现非接触式测量；电量小，功率小，输出阻抗高，负载能力差，易受外界干扰产生不稳定现象等特点。
电容式液位传感器的外形，主要有棒式和缆式。
电容式传感器的工作原理
平板式电容器的电容量：
式中：A为两极板相互覆盖的有效面积，d为两极板间的距离，ε为介电常数。
电容式传感器有三种类型：变间隙式、变面积式和变介电常数式。
使用电容式传感器的注意事项：
(1)减小环境温度、湿度等变化所产生的影响。
(2)消除和减少边缘效应。
(3)消除和减少寄生电容的影响，防止和减少外界干扰。
(4)防止和减少外界干扰。
1>变间隙式电容传感器：
变间隙式电容传感器当活动极板上下移动时，设初始间隙减小时，电容量增加。
该类型电容式传感器存在着非线性，所以实际应用中，为了改善非线性、提高灵敏度和减小外界因素的影响，常常做成差动式结构或采用适当的测量电路来改善其非线性。
2>变面积型电容传感器：
变面积型电容传感器中，平板形结构对极距变化特别敏感，测量精度易受影响。
而圆柱形结构受极板径向变化的影响很小，
二、非接触式液位传感器
1、超声波液位变送器。
其工作原理：先向液位面发射超声波，利用剂量声波从发射后到达液面再反射回来所需的时间，再根据该时间与液位高度成比例的原理进行检测。
超声波传感器必须用于能充分反射声波且能传播声波的介质。
使用范围为:适用于多种液体液位的检测。
2、核辐射液位变送器。
其工作原理：利用放射性同位素进行测量的，根据被测物质对射线的吸收、反射或射线对被测物质的电离激发发作而进行检测。
因放射性物质对人类危害极大，故只用于某些特殊场合。
在工业生产中，经常会使用各种密闭容器储存高温、有毒、易挥发、易爆、强腐蚀性等液体介质，对这些容器的液位检测必须使用非接触式测量，一般采用超声波叶问传感器。
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。
超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
超声波对液体、固体的穿透性好，由此是在不透明的固体中，它可以穿透几十米的深度。
超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物
体能产生多普达效应。
因此超声波检测范围广，应用在医学、国防、生物等重要的方面。
1.超声波传感器的组成：
以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。
完成这一过程的装置就是超声波传感器，习惯上成为超声换能器，或者超声探头。
超声探头主要有压电晶片组成，即可以发送超声波，有可以接收超声波。
小功率超声波探头有多作探测用。
它有许多不同的结构，可以分为直探头，斜探头，表面波探头，兰姆波探头，双探头等。
主要性能指标：
1>工作频率。
就是压电晶片的共振频率，当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
2>工作温度。
由于压电材料的居里点一般比较高，特别是诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以唱时间地工作而不失效。
医疗用的超声波探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。
3>灵敏度。
主要取决于制造本身。
机身耦合系数大，灵敏度高：反之，灵敏度低。
结束语：雷达液位计及其传感器、超声波液位计及传感器、光纤传感器在自来水、工业农业用水、海水、污水、污泥、化学药品、食品、矿浆、轻质油料、易燃易爆、高温、有毒易挥发、易爆强腐蚀性液体中都有非常广泛的应用，故对我们学习发展有极大的意义。
参考文献
【1】贾海瀛，传感器技术与应用.清华大学出版社，2011年。
【2】王卫平，电子工艺基础[M].北京：电子工业出版社，1995年。
【3】
法兰式差压变送器测量液位示意图
—法兰式测量头；2—毛细管；3—变送器
第三节差压式液位计
一、工作原理
g
H
p
p
A
B
ρ
+
=
将差压变送器的一端接液相，另一端接气相
H
p
p
p
A
B
ρ
=
-
=。
