5.10.4. Измерение и указание уровня жидкости
Получение информации об уровне жидкости может осуществляться двумя способами:
- в виде непрерывного измерения;
- в виде указания предельных величин.
Существует классификация наиболее употребительных методов измерения уровня:
- гидростатические методы с преобразованием в электрический сигнал;
- основанные на электрофизических свойствах жидкости;
- использующие взаимодействие какого-либо излучения жидкости.
5.10.4.1. Гидростатические методы
Сигнал, генерируемый измерительным прибором, является в этом случае функцией высоты уровня жидкости h.
Примеры представлены на рисунке 5.40.
На
рисунке 5
.40а)
приведен поплавковый
датчик.
Поплавок на поверхности жидкости жестко
связан с помощью тросов и блоков с
аналоговым
(ленточным потенциометр) или цифровым
(градуированный диск) датчиком
положения,
поставляющим электрический сигнал,
соответствующий уровню жидкости.
Плунжерный датчик выталкивающей силы представлен на рисунке 5.40 б).
Здесь плунжер представляет собой погруженный в жидкость плунжер, высота которого не меньше максимальной высоты жидкости в резервуаре. Плунжер подвешен к динамометрическому датчику, находящемуся под действием силы F, зависящей от гидростатической высоты. Можно привести следующие соотношения, очевидные для данного случая:
,
(5.133)
где
- вес плунжера;
-
площадь его поперечного сечения;
- плотность жидкости;
- архимедова
выталкивающая сила.
Рисунок 5.20 в)
демонстрирует дифференциальный
датчик
перепада давления.
Датчик располагается у дна резервуара,
где давление
равно
,
(5.134)
где
- давление в свободной от жидкости
верхней части резервуара;
- гидростатическое
давление на высоте
в жидкости.
Чувствительным
элементом датчика является мембрана,
с одной стороны которой действует
давление
,
а с другой -
.
Деформация мембраны, преобразованная
в электрический сигнал, пропорциональна
высоте уровня жидкости.
5.11. Датчики влажности
5.11.1. Определения
Рассмотрим влажный воздух.
Введем следующие обозначения, связанные с ним:
- объем;
- температура;
- масса воздуха,
при этом
,
(5.135)
где
- масса соответственно сухого воздуха
и водяного пара;
- (5.136)
давление барометрическое, причем
,
-
парциальное давление сухого воздуха и
давление водяного пара.
Массовое
отношение влажности
Определяется как
- (5.137)
отношение массы водяного пара к массе сухого воздуха, в смеси которого находится этот водяной пар.
Эта величина характеризует влажность.
Давление
насыщенного пара
Это максимальное
давление, которое может принимать
парциальное давление пара
при температуреT.
Относительная
влажность
,
Это отношение парциального давления пара воды при температуре T к давлению насыщенного пара при этой температуре
.
(5.138)
Это наиболее часто используемый показатель влажности.
Температура
точки росы
,
Это температура, до которой необходимо охладить влажный воздух, чтобы достичь насыщения, сохраняя постоянным массовое отношение влаги в процессе охлаждения. При температуре росы имеет место
.
(5.139)
Температура
влажного термометра
,
Это температура равновесного испарения воды в воздух в случае, когда необходимая для испарения теплота поступает только из воздуха.