Измерение уровня

Важен как сам параметр-уровень, так и уровень, как косвенный параметр измерения другого параметра, например давления или количества вещества.

В зависимости от условий измерения применяются разные методы измерения уровня:

Уровнемер	Контактный/безконтактный
1. Поплавковый	Контактные
2. Буйковый
3. Гидростатический	Контактный или без- в зависимости от датчика давления
4. Емкостной	Контактный
5. Акустический и ультразвуковой	Безконтактные
6. Радиоизотопный

1. Поплавковый уровнемер

Принцип действия основан на преобразовании уровня в перемещение поплавка, плавающего на поверхности жидкости. Поплавок должен быть легким и изготовленным из коррозионно стойкого материала.

Используется в аппаратах, работающих под атмосферным давлением и в неагрессивных средах.

2. Буйковый уровнемер

Принцип действия основан на законе Архимеда. На погруженный (80% погружения) в жидкость буек действует сила равная весу жидкости, вытесненной буйком.

При неизменности площади резервуара по высоте и плотности жидкости изменение вытесненного ее количества будет пропорционально изменению высоты бака, т.е. уровню жидкости. Таким образом, измерение уровня преобразуется в выталкивающую силу..

В буйковых уровнемерах буек передает усилие на рычаг промежуточного преобразователя.

Выходной сигнал ППр либо унифицированный электрический, либо унифицированный пневматический.

Достоинства:

- линейность характеристик;

- широкий диапазон измерения (0-40мм до 0-16м) за счет смены буйка изменение передаточного отношения рычажного механизма.

3. Гидростатический уровнемер

Принцип действия основан на существовании гидростатического давления пропорционального уровню, т.е. расстояние от поверхности жидкости.

Поэтому для измерения уровня гидростатическим способом могут использоваться приборы для измерения давления (рис. а) или разности давлений, дифманометры (рис. б).

Р или Р_ГС (гидростатическое давление)  Н.

С

Рис. а. Рис. б

хема с дифманометром целесообразна, если аппарат, в котором измеряется уровень находится под давлением. Тогда плюсовая камера дифманометра соединяется с пространством над жидкостью через уравнительный сосуд, который заполнен жидкостью и создает столб постоянного гидростатического давления в плюсовой камере:

Р = Р + Р_Г – Р_ГС – Р_Г = Р – Р_ГС  Н_УС(const) – Н  Н.

Для измерения уровня агрессивных сред дифманометр снабжается разделительным сосудом или мембранным разделителем, что позволяет заполнить его камеры неагрессивной жидкостью.

+

Еще один способ построения гидростатического уровнемера – это использование принципа барбатирования:

Р _ГС =  Н,

где  - удельный вес жидкости.

4. Емкостной уровнемер

П ринцип действия основан на различии диэлектрической проницаемости жидкости и воздуха.

1 – электрод;

2 – вертикальная труба.

Вместе эти два коаксиально расположенных электрода образуют цилиндрический конденсатор, емкость которого зависит от уровня диэлектрической проницаемости и будет изменяться от диэлектрической проницаемости воздуха до диэлектрической проницаемости жидкости:

С_Ж = f(T)  конденсационный конденсатор.

Электрическая измерительная схема (электронный блок) – это электрический неуравновешенный мост постоянного тока.

Достоинства:

- измерение уровня не только жидкостей, но и твердых сыпучих материалов (например цемента);

- емкостные сигнализаторы уровня, при этом электрод располагается горизонтально и погрешность измерения не превышает 3 мм;

- диапазон измерения от 0-0,4 м до 0-20 м.