Гидростатический метод
Данный метод измерения основан на определении гидростатического давления, оказываемого жидкостью на дно резервуара. Величина гидростатического давления на дно резервуара P зависит от высоты столба жидкости над измерительным прибором h и от плотности жидкости ρ:
P = ρhg, соответственно h = P/ρg, где g = 9,81 м/с² (для неподвижных жидкостей).
Тензодатчик (или емкостный керамический измерительный преобразователь, который не заполнен измеряющим давление веществом) связан с измеряющей жидкостью через изолирующую мембрану из нержавеющей стали и вещество, усредняющее давление. Выходной сигнал тензодатчика преобразуется формирователем в сигнал, соответствующий уровню жидкости.
Пена, отложения, изменения электрических свойств жидкости и форма резервуара не оказывает влияния на результат измерения при реализации гидростатического метода.
Основные достоинства гидростатического метода:
– высокая точность;
– применим для загрязненных жидкостей;
– отсутствие подвижных механизмов;
– не нуждается в сложном техническом обслуживании.
Недостатки:
– движение жидкости вызывает изменение давления и приводит к ошибкам измерения (давление относительно плоскости отсчета зависит от скорости потока жидкости – следствие закона Бернулли);
– атмосферное давление должно быть скомпенсировано;
– изменение плотности жидкости может быть причиной ошибки измерения уровня.
Датчик гидростатического давления (уровня) Метран-100 дг
Принцип действия основан на использовании тензорезистивного эффекта в гетероэпитаксиальной пленке кремния, выращенной на поверхности монокристаллической пластины из искусственного сапфира. При деформации чувствительного элемента под воздействием разности давлений изменяется электрическое сопротивление кремниевых тензорезисторов мостовой схемы на поверхности чувствительного элемента.
Диапазон измеряемых давлений:
– минимальный 0-0,04к Па;
– максимальный 0-100МПа;
Приведенная погрешность ± 0,1%;0,15%;0,25%
Диапазон перенастроек до 25:1.
Интеллектуальные датчики гидростатического давления Метран-100ДГ предназначены для измерения и непрерывного преобразования в унифицированный токовый сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART.
Управление параметрами датчика – кнопочное со встроенной панели, с помощью HART-коммуникатора или компьютера.
Датчики ДГ выдерживают со стороны открытой мембраны одностороннее воздействие нагрузки давлением, равным предельно допускаемому рабочему избыточному давлению.
Применение микропроцессорной электроники в конструкции электронных преобразователей датчиков Метран-100 позволило:
-реализовать широкий набор функций настройки и калибровки датчиков;
-повысить точность настройки и снизить суммарную погрешность измерений в реальных условиях эксплуатации;
-расширить диапазон возможных перенастроек (10:1, 16:1, 25:1);
-обеспечить непрерывную самодиагностику.
Ультразвуковые датчики уровня
В простейшем и наиболее распространенном случае, когда УЗК – датчик расположен в верхней точке резервуара, уровень среды, вычисляется как разность между высотой резервуара и расстоянием между датчиком и поверхностью среды. Это расстояние вычисляется по измеряемому времени, которое необходимо ультразвуковому импульсу для прохождения пути от датчика до поверхности контролируемой среды и обратно (рис.3.105).
Рис. 3.105. Ультразвуковой датчик уровня
Химические и физические свойства среды не влияют на результат измерения, полученный УЗК-методом, поэтому без проблем может измеряться уровень агрессивных, абразивных, вязких и клейких составов. Однако на скорость ультразвука оказывает влияние температуры воздуха в среде его распространения (табл. 3.10). Скорость ультразвука зависит и от давления воздуха, которая увеличивается с ростом давления.
Таблица 3.10
Температура, ˚С. |
–20 |
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
Скорость, м/с |
319,3 |
331,6 |
343,8 |
355,3 |
366,5 |
377,35 |
Скорость ультразвука зависит и от состава воздуха, например, от процентного содержания CO2 и влажности.