物位的定义及物位检测仪表的分类
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物位的定义
“物位”一词统指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。对应不同性质的物料又有以下的定义。
1.液位，指设备和容器中液体介质表面的高低。
2.料位，指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度。
3.界位，指相界面位置。容器中两种互不相溶的液体，因其重度不同而形成分界面，为液-液相界面;容器中互不相溶的液体和固体之间的分界面，为液-固相界面。液-液、液-固相界面的位置简称界位。
物位是液位、料位、界位的总称。对物位进行测量、指示和控制的仪表、称物位测量仪表。
物位测量仪表的分类
由于被测对象种类繁多，测量的条件和环境也有很大差别，所以物位测量的方法有多种多样，以满足不同生产过程的测量要求。物位测量仪表按测量方式分为连续测量和定点测量两大类。连续测量方式能持续测量物位的变化。定点测量方式则只检测物位是否达到上限、下限或某个特定位置，定点测量仪表一般称为物位开关。按工作原理分类，物位测量仪表有直读式、静压式、浮力式、机械式、电气式等。
1.直读式物位检测仪表，采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器中物位的高度。方法可靠、准确，但是只能就地指示。主要用于液位检测和压力较低的场合。
2.静压式物位检测仪表，基于流体静力学原理，适用于液位测量。容器内的液面高度与液柱重t所形成的静压力成比例关系，当被测介质密度不变时，通过测量参考点的压力可测知液位。这类仪表有压力式、吹气式和差压式等形式。
3.浮力式物位测量仪表，其工作原理基于阿基米德定律，适用于液位测量。漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液面变动时其浮力会产生相应的变化，从而可检测液位。这类仪表有各种浮子式液位计、浮筒式液位计等。
4.机械接触式物位测址仪表，通过测址物位探头与物料面接触时的机械力实现物位的测址。这类仪表有重锤式、旋翼式和音叉式等。
5.电气式物位测量仪表，将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位变化时其电气参数如电阻、电容等也将改变，通过检测这些电量的变化可知物位。
物位检测工作原理和方法
物位检测是指通过一定的原理和方法，准确测量和确定容器、槽、管道等储存装置中物料的高度或液位，以监控和控制物料的运输、存储和生产过程。它在工业生产和过程控制中起到了至关重要的作用。本文将介绍物位检测的工作原理和常用方法。
一、物位检测的工作原理
物位检测的工作原理主要包括以下几种：
1. 压力原理：此原理适用于液体或气体的物位检测。通过测量容器底部或其他位置的压力变化来判断物料的高度。当物料的高度增加时，底部的压力也会相应增加。基于这个原理，常见的物位检测方法包括差压法、浮子法和静压法。
2. 音频原理：此原理适用于散装物料的物位检测。通过发送超声波或雷达信号，并测量信号的反射时间来计算物料的高度。超声波或雷达信号在物料与容器间反射，其往返时间与物料的高度成正比。这种物位检测方法在实时性和准确性方面具有优势。
3. 电容原理：此原理适用于液体和散装物料的物位检测。利用物料和容器之间的电容变化来测量物料的高度。当物料的高度增加时，其与容器壁之间的电容值也会相应增加。
4. 微波原理：此原理适用于液体和散装物料的物位检测。通过发射微波信号，测量其传播时间和相位变化，从而确定物料的高度。微波信号在物料和容器之间传播，并被物料吸收、反射或透射。根据信号的变化，可以准确测量物位。
二、物位检测的常用方法
根据不同的工作原理，物位检测的常用方法主要有以下几种：
1. 差压法：通过测量容器底部与顶部或容器内外的压力差，来确定物料的物位。差压法适用于液体和气体的物位检测。它的优点是测量范围广，且不受物料性质的影响。
2. 浮子法：利用浮子的上浮或下沉来判断物料的高度。浮子通常与指示器相连，通过浮子的运动来显示物料的物位。浮子法适用于液体的物位检测，特别是在恶劣的工作环境下，如高温、高压等。
3. 静压法：通过测量容器底部的静水压力，来判断和计算物料的高度。静压法适用于液体的物位检测，其优点是测量范围广，且不受物料性质的影响。
维普资讯 撰谚 ２０ｏ７．１２ 简便起见，设所有信号的幅度为１，并设发射信 号的频率户１ｘｌ０６Ｈｚ，采样率ｒ＝５ｘ１０￣Ｓｓｐｓ，信号带宽 Ｂ＝６。４ｘｌＯＳＨｚ，传输时间ｔ＇＝７５ｘ１０－Ｓｓ，信号持续时问 Ｔ＝４ｘｌ０－Ｓｓ，调频常数ｋ＝１０－Ｓｓ之，则由式（１）、（３）、（４） 计算出的波形如图１中的（ａ）、（ｂ）、（ｅ）所示，其中 （ａ）为发射信号波形，（ｂ）为匹配滤波器的冲击响应， （ｅ）为匹配滤波器的输出波形。
１ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ・０ －０ －０ —０ ．１ （ａ）发射波形
（ｂ）匹配滤波器的冲击响应
（ｃ）匹配滤波器的输出波形 图１信号波形 如图１（ｅ）所示，匹配滤波器对线性调频信号的 输出波形包络近似为ｓｉｎｅ（ｔ）形状，可近似认为波形 的大部分能量集中在第一对零点之间的主瓣之内， 因此主瓣的时间宽度就被认为是输出脉冲的宽度。 设目标回波信号（即匹配滤波器的输入信号）的持续 时间为Ｔ，匹配滤波器输出信号的持续时间为Ｖ，则 匹配滤波器的脉冲压缩比Ｄ为： Ｄ＝ Ｔ＝ （５） 其中Ｗ＝Ｉ／Ｖ。由上式可知，回波信号越长．脉冲压缩 比越高，而回波信号的持续时间取决于发射信号的 持续时间，所以通过改变发射信号的持续时间可有 效地改善分辨率。 将匹配滤波器的输出波形在幅值最高点附近放 大，放大后的波形如图２所示，由图可知，信号能量 非常集中，在第８１６点处匹配滤波器的输出取得最 大值。该最大值点与开始有值时的初始点之间的时间 为匹配滤波器冲击响应的持续时间，可利用幅值最高 点所在时间点来确定接收到超声信号的初始时刻。
图２幅值最高点附近被放大后的波形
３ ＬＦＭ倥号匹配滤波的硬件实现
３．１ ’ｌ。ＭＳ３２０Ｃ６２０１ ＴＭＳ３２０Ｃ６２０１（以下简称为Ｃ６２０１）是美国ＴＩ 公司１９９７年推出的定点ＤＳＰ芯片。高速的数据处 理能力和对外接口能力使其适用于雷达、声纳、通 信、图像等实时处理系统¨４］。 Ｃ６２０１采用甚长指令字（ＶＬＩＷ）结构，单指令字 长为３２ｂｉｔ，８个指令组成一个指令包，总字长为 ２５６ｂｉｔ。芯片内部设置了专门的指令分配模块，可以 将每个２５６ｂｉｔ的指令包同时分配到８个处理单元 并由８个单元同时运行。最大处理能力可达 ２４００ＭＩＰＳ。Ｃ６２０１的存储器寻址空间为３２ｂｉｔ。外部 存储器接口包括直接同步存储器接口，可与同步动 态存储器（ＳＤＲＡＭ）、同步突发静态存储器（ＳＢ． ＳＲＡＭ）连接，主要用于大容量、高速存储；还包括直 接异步存储器接口．可与静态存储器（ＳＲＡＭ）、只读 存储器ＥＰＲＡＭ连接，主要用于小容量数据存储和 屯 测 基 ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＴＥＳ｜Ｔ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｊ ＾ ．
静压式液位计是根据流体______平衡原理工作的，它可以分为_____式和_____式两大类；玻璃液位计是根据_______原理工作的；超声波物位计是应用__________法的原理制成的一种物位仪表。
用压力法测量开口容器液位时，液位的高低取决于______和__________；用差压法测量容器液位时，液位的高低取决于_____、_______和__________。
浮力式液位计可分为___浮力式液位计和___变浮力式液位计两大类。
用浮筒液位计测量液位时最大的测量范围就是_____长度；液位出于最高时，浮筒所受的浮力______(最大、最小)，扭力管所产生的扭力矩______(最大、最小)，输出信号_____(最大、最小)。
扭力管浮筒液位计的浮筒破裂，则仪表指示_____（A.最大B.最小C.不定）；扭力管浮筒液位计的浮筒脱落，则仪表指示_____（A.最大B.最小C.不定）；同一型号的扭力管浮筒液位计测量范围越大，则浮筒的直径_____（A.越大B.越小C.不变）。
沉筒式界面变送器在现场调节零位时应____(A.把被测介质全部排空B.在浮筒内充满轻质介质C.在浮筒内充满重质介质)。
用电容式液位计测量导电液体的液位时，液位变化，相当于两电极间的介电常数在变化。（）
用电容式液位计测量介电质的液位时，液位变化，相当于两电极面积在变化。（）
用浮筒液位计测量液位时，液位越高，扭力管所产生的扭角越大；液位越低，扭力管所产生的扭角越小。（）
液位变化时，浮球式液位计浮球所受的浮力也跟着变化。（）
在用差压变送器测量液体的液面时，差压计的安装高度可不作规定，只要维护方便就行。（）
安装雷达液位计时应注意哪些事项？《仪表工试题集》4-63
在用于液位测量时，法兰式差压变送器和普通差压变送器相比有什么优缺点？
《仪表工试题集》4-121
如图所示，通过双室平衡容器来测量锅炉汽包水位，已知P1=3.82Mpa，ρ汽=19.7Kg/m3，ρ液=800.4 Kg/m3；ρ冷=915.8 Kg/m3，h1=0.6m，h2=1.5m，求差压变送器的量程及迁移量。
