Дифманометричний рівнемір

Гідростатичний метод виміру рівня базується на тому, що в рідині існує гідростатичний тиск, пропорційний глибині, тобто відстані від поверхні рідини. Тому для виміру рівня гідростатичним методом можуть бути використані прилади для виміру тиску або перепаду тисків. Як такі прилади звичайно застосовують дифманометри.

Буйкові та ємнісні рівнеміри

Ємнісні рівнеміри. Ємнісні рівнеміри використовують для виміру рівня зміни ємності вимірювального перетворювача, викликаного зміною рівня рідини. Рівнеміри такого типу можуть застосовуватися для виміру як неелектропровідних, так і електропровідних рідин. Вони придатні для виміру рівня в широкому діапазоні тисків і температур агресивних і неагресивних середовищ. Їх показання залежать від діелектричної проникності середовища, яка може змінюватися з температурою. Застосування компенсаційних ємностей дозволяє істотно зменшити цей вплив, але не виключає його цілком. Електронна схема ємнісних рівнемірів достатньо складна, що обмежує їх широке поширення.

Найпростіший первинний перетворювач ємнісного приладу являє собою електрод 1 (металевий стрижень або провід), розташований у вертикальній металевій трубці 2 . Стрижень разом із трубою утворюють конденсатор. Ємність такого конденсатора залежить від рівня рідини, тому що при його зміні від нуля до максимуму діелектрична проникність буде змінюватися від діелектричної проникності повітря до діелектричної проникності рідини.

Ємнісні рівнеміри можуть вимірювати рівень не тільки рідин, але і твердих сипучих матеріалів: цементу, вапна і т.п.

Для підвищення чутливості ємнісних сигналізаторів рівня електроди встановлюють у горизонтальному положенні. У цьому випадку похибка виміру не перевищує 3 мм.

Буйкові рівнеміри. У буйкових рівнемірах застосовується нерухомий занурений у рідину буй 3. Принцип дії буйкових рівнемірів базується на тому, що на занурений буй діє з боку рідини виштовхуюча сила F. За законом Архімеда ця сила дорівнює вазі рідини, витиснутої буйком. Але, як очевидно з рис, кількість витиснутої рідини залежить від глибини занурення буя, тобто від рівня в ємності H. Таким чином, у буйкових рівномірах рівень H, який вимірюється, перетворюється на пропорційну йому виштовхуючу силу. Тому залежність виштовхуючої сили від рівня, який вимірюється, лінійна.

Буйковий рівнемір: 1 – важіль; 2 – проміжний перетворювач сили в уніфікований сигнал; 3 – буй

У буйкових рівнемірах УБ-П і УБ-Э буй передає зусилля на важіль 1 проміжного перетворювача 2. Вихідний сигнал першого рівнеміра – уніфікований пневматичний, іншого – уніфікований електричний сигнал (постійний струм).

Принцип дії буйкових рівнемірів дозволяє в широких межах змінювати їх діапазон виміру. Це досягається як заміною буя, так і зміною передатного підиймаючого механізму проміжного перетворювача. Рівнеміри УБ можуть вимірювати рівень у межах від 0-40 мм до 0-16 м.

Застосування буйкових, а так само і поплавкових рівнемірів ускладнено в агресивних рідинах і середовищах з осадами, що випадають. Для дистанційного виміру рівня рідини застосовуються буйкові рівнеміри з уніфікованим електричним або пневматичним сигналом типів УБ-Э й УБ-П. Вимірювальні схеми рівнемірів побудовані за принципом компенсації зусиль.

КЛАСИФІКАЦІЯ АНАЛІЗАТОРІВ СКЛАДУ РІДИН

ЗВ, які призначені для визначення складу рідин, називаються аналізаторами і використовуються для визначення концентрації речовини в аналізуємій рідині.

У відповідності із системою СИ концентрація речовини – це відношення або маси, або кількості речовини в рідині до об’єму цієї рідини..

Відрізняють масову концентрацію (кг/м³,г/см³) і молярну концентрацію (моль/см³, моль/м³), відповідно до молекулярної гіпотези будови речовини.

Молекулярну гіпотезу будови речовини запропонував у 1811 році Авогадро і вивів закон, який стверджує, що в однакових об’ємах газу при одній температурі й однаковому тиску знаходиться одинакова кількість молекул.

Моль - одиниця кількості речовини в системі СІ. В одному молі міститься стільки молекул (атомів, іонів, або інших структурних елементів речовини), скільки атомів вміщується в 12 грамах вуглецю з атомною вагою 12 (зображується ¹²С) і дорівнює атомів (число Авогадро).

За допомогою аналізаторів складу рідин вимірюють кислотність та лужність середовищ, склад і концентрацію кислот, лугів і водних розчинів, добавок іонів металів в тісті і т.п. Аналізатори складу рідин широко використовуються для визначення якості сировини і напівфабрикатів, а також кінцевого продукту. Загальні методи контролю якості продукції називають методами кваліметрії.

Більшість методів, які використовуються в аналізаторів складу рідин, є інтегральні, тобто їх результати вимірювань залежність і від кількості (концентрації) інших компонентів, присутніх в суміші.

По принципу дії аналізатори діляться електрохімічні, оптичні, діелькометричні, титрометричні, радіоізотопні, акустичні та теплові.

1). Електрохімічні аналізатори базуються на використанні електрохімічних явищ, які відбуваються в спеціальних електродних системах, занурених в досліджуєму рідину. Вихідний сигнал в них – електричний струм або напруга. До них відносяться ЗВ, які побудовані на кондуктометричному та потенціометричному методах.

2). Оптичні аналізатори відносяться до класу спектральних аналізаторів, в яких значення вихідного сигналу вимірювальної інформації залежить від взає-

модії випромінюваного потоку світла з контрольованою рідиною.

3). Діелькометричні аналізатори ґрунтуються на зміні діелектричної проникності, аналізуємої рідини в залежності від її властивостей, складу, наявності домішок і т.п. Відомо, що діелектрична проникність багатьох речовин суттєво різна, наприклад, відносна діелектрична проникність води = 81, а клейковини зерна – 2,6. Ці аналізатори використовуються для аналізу бінарних розчинів і реалізовують ємнісний метод вимірювання.

4). Титрометричні аналізатори, характеризуються високою вибірковістю і точністю в порівнянні іншими, але методика титрування дуже складна. Суть метода в тому, що концентрація аналізуємого компоненту в суміші визначається шляхом впливу на нього спеціально підібраною іншою речовиною (титрантом), яка вибірково реагує на аналізуєму компоненту і її додають в суміш до тих пір, поки її кількість не стане еквівалентною загальній кількості аналізуємого компонента. По кількості використаного титранту судять про концентрацію аналізуємого компоненту.

5). Акустичні аналізатори ґрунтуються на вимірюванні або зміні швидкості ультразвукових коливань або величини його поглинання в залежності від складу аналізуємих середовищ.

6). Теплові аналізатори будуються на використовуванні змін молекулярно-теплових властивостей аналізуємих рідин при їх нагріванні чи охолодженні. Наприклад, термокондуктометричні аналізатори ґрунтуються на визначені теплопровідності.