料位器工作原理

  物位的测量，一直是工业自动化领域需要解决的问题之一。料位的准确测量对企业的生产安全以及生产效率都有很好的指导意义。

下面潜合自动化为大家介绍一下各种常用的料位计的测量原理：

超声波料位计：音波发射头能发射一束强烈音波脉冲，当此音波到达物料表面时会有反射波传回发射头，此反射波经由发射头转换成电气信号，然后被送到超音波控制器，由控制器计算音波反射传送时间，再转换成料位或距离。   雷达料位计工作的基本原理和超声波料位计一样：发射-反射-接收，不同的是采用的为雷达波。

射频导纳料位计：所谓射频导纳，导纳的含义为电学中阻抗的倒数，它由电阻性成分、电容性成分、感性成分综合而成，而射频即高频无线电波谱，所以射频导纳可以理解为用高频无线电波测量导纳。仪表工作时，仪表的传感器与灌壁及被测介质形成导纳值，物位变化时，导纳值相应变化，电路单元将测量导纳值转换成物位信号输出，实现物位测量。射频导纳料位计有射频导纳连续料位计和射频导纳开关两种，前者输出模拟量信号，后者输出开关量信号。

重锤式料位计：重锤式料位计的主要部件有：重锤、安装法兰、测量机构、吹灰装置、导向轮、钢丝绳、钢丝绳卷筒、摆杆机构、控制单元、电机、测控单元、计量单元和电气接口。

工作工程由控制器控制，操作员可设定控制器的自动、手动工作模式，传感器接到探测命令时，电机正转，经减速机构后带动绕线筒转动，钢缆下放，重锤跟随其下 降，当重锤降至料面时被料面托起而失重，钢丝绳松驰，灵敏杠杆动作使霍尔元件动作，并将位置信号传递给控制器，控制器得到该信号后立即发出电机反转命令， 重锤随钢丝绳上升返回，直到重锤回到仓顶原始位置，电机停转，完成一次探测过程。

在此过程中，控制器通过检测绕线筒转动的码数计算出重锤从仓顶到料面间的距离，并以4—20mA电流信号、标准的MODBUS串行通讯方式、干接点三种方式传输给DCS系统或外置显示单元料位及报警信号。

雷达料位计的工作原理解释如下：

“雷达料位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆绳传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。”雷达料位计的测量原理和雷达液位计以及雷达水位计的测量原理是一样的，只不过它们的测量的介质不一样，应用的环境也不一样。雷达波是一种特殊形式的电磁波，雷达料位计利用了电磁波的特殊性能来进行料位检测。电磁波的物理特性与可见光相似，传播速度相当于光速。其频率为300MHz-3000GHz。电磁波可以穿透空间蒸汽、粉尘等干扰源，遇到障碍物易于被反射，被测介质导电性越好或介电常数越大，回波信号的反射效果越好。

原理及特点 火电厂目前采用的料位传感器主要有重锤式、核辐射式、超声波式和电容式。 1、重锤式料位传感器 重锤式料位传感器由伺服电念头、悬有重锤的钢丝绳、料位发信装置以及带微机的显示仪表所组成。起动后，微机发出降锤信号，伺服电念头滚动放下重锤，当重锤遇到料面后，发信器发出信号给微机，使重锤休止下降并发出升锤信号，伺服电念头反转使重锤上升，并发出料位信号值给显示仪表。重锤升至仓顶后电念头停转，经由一段延时后再重复上述动作。显示仪表上还有料位上、下限报警发信等装置。重锤式料位传感器可解决一定量程范围内的丈量题目，典型的丈量范围可达60m，而且这种丈量与蒸汽、灰尘无关，具有较高的丈量精度。 2、核辐射式料位传感器 放射源co-60(半衰期5.26年)和cs-137(半衰期32.2年)发射的g射线能够穿透容器壁和容器内的物料。在贮仓下侧装有g射线接收器，跟着料面高度的变化，g射线穿过料层后的强度也不同，接收器检测出射入的g射线强度并通过显示仪表显示出料位高度。 这是一种非接触式丈量法，无需在容器上穿孔而损坏容器，所以合用于危险物品以及高温高压等恶劣环境下的丈量。g射线对人体虽然存在有害作用，但对于有限剂量，在妥善防护下并无危险。 3、超声波式料位传感器 在贮仓顶部对着料面装有超声波发生器和接收器。发生器发出的超声波经空气层射至料面后就被反射，一部门反射被接收器所接收，由超声波发射至接收所经历的时间乘以声速就可计算出料位高度。因为空气温度的高低会影响声波的传播速度，所以还需丈量空气温度以修正声速。超声波式料位传感器适合于丈量粒度较大的块料料位。 4、电容式料位传感器 电容式料位传感器是采用丈量容器的探头与容器内壁之间、两探头之间或探头与同心丈量管之间的电容，利用物料介电常数恒定时极间电容正比于料位的原理进行工作的。 电容式料位传感器的特点是无可动部件，与物料密度无关，但要求物料的介电常数与空气介电常数差别大，变化的介电常数在进行连续丈量时要加以补偿，且需用高频电路。 超声波式和核辐射式料位传感器多为国外引进产品，如美国凯瑞(kay-ray)公司和马格尼特(magnitrol)公司的超声波式料位计，精度可达0.25级德国e+h(endress+hauser)公司的du212和du213，最小盲区是0.7m，此范围以内不能使用，最远间隔受声功率限制，只能测40m内的料位德国e+h公司的qg型为核辐射式料位传感器，发射源的co-60或cs-137封装在灌铅的钢保护罩内，此罩设有可开闭的窗口，不用时封闭，以免辐射危害。接收器是管状结构，长100～1500mm，它安装在与发射源相对应的位置，若g射线发散角、间隔和接收器三者相互配合，在整个量程范围内都能有效地检测。

安装了压电效应元器件，钢丝绳受到拉应力作用以后，压电效应就会在元器件内部产生对应大小的电压，经过信号放大器以后送入主控电脑，主控电脑软件扑捉到信号后经过分析计算钢丝绳的拉应力，并最终在电脑显示屏显示拉应力大小数值。

常用钢丝绳品种有磷化涂层钢丝绳、镀锌钢丝绳、不锈钢丝绳或涂塑钢丝绳，大气环境中使用，专利技术生产的锰系磷化涂层钢丝绳使用寿命最长，磷化涂层钢丝绳疲劳寿命是光面钢丝绳的3-4倍，重腐蚀环境优选防腐蚀能力突出的热镀锌—磷化双涂层钢丝绳，光面钢丝绳正在被淘汰，仅供参考。

TST钢丝绳探伤(工程)系统功能

1、数据采集装置及其它附属设施便于一次安装于工况现场各适当位置。

2、实现宽距探测和高速探测。

3、通过定量无损探测和远程网络通信，实现了在线监测技术与日常设备管理的有机结合。

4、24小时不间断运行和远程监测、实时预警，实现对钢丝绳内外部断丝、磨损、锈蚀、疲劳等各种隐蔽性损伤的在线实时监测。并能现场给出探测数据及各种损伤明确的数量值，并能做出安全状况评价及现场打印报告。

5、使用软件能独立运行，并实现其它控制操作系统的并入和兼容。

6、具有机械抗振和抗电磁干扰功能。

7、实现损伤情况现场声光报警功能。

8、具有防水、防尘、耐油、防潮功能。

9、提供软件维护和升级持续服务。

TST钢丝绳探伤(工程)系统参数

电磁感应灵敏度：U/H≥1.0V/mT

电磁感应信噪比：S/N＞85dB

探伤定量不确定度：≤±1.2%

信号有效提取距离：0～30mm

探伤实时响应时间：≤ 0.5ms

连续探测距离：＞104m

中心位置误差：＜±2mm

传感器耗散功率：＜50mW

传感器工作寿命：≥2.7×104 h

传感器输出信号：DC0～5V调制信号

探伤额定工作电压：DC5V±5%

探伤额定工作电流：200mA

采样频率响应: ≤10kHz

系统工作电压：AC220V±10%（非防爆）、AC127V±10%（防爆）

系统额定功率：＜1000W

使用环境温度：-20℃～+55℃

防尘防水等级：IP54

使用相对湿度：≤95%RH（250C）

大气压力范围：80kPa～110kPa

最恶劣的贮存温度环境：-40℃～+60℃

重锤式料位计是料位计的类型之一。

料位计可分为机械式、电容料位计、射频导纳料位计、音叉料位计、振动棒料位计和重锤料位计。

重锤式料位计料位探测过程由控制器发出的信号来控制，当传感器接到探测命令时，电机正转，经蜗轮、蜗杆减速后带动齿轮轴和绕线筒转动，使钢丝绳下放，带动重锤由仓顶下降，当重锤降至料面被测面托起而失重，钢丝绳松弛，灵敏杠杆动作使微动开关接触，控制器得到该信号即发出电机反转命令，重锤上升返回，直到碰顶开关电机停转，重锤回到仓顶原位置。

重锤式料位计的优缺点

1、优点：测量不受介质密度、颗粒大小的影响。

2、缺点：机械内部易落灰尘影响测量效果；机械磨损较严重，需经常维护，花费较大；重锤易发生被物料埋住现象，发生掉锤头、断带故障。

Halleffect（霍尔效应）的问题：①、我们目前流行的电流方向是用正电荷的流动方法来定义的，这种电流英文叫做conventionalcurrent；电子流动的电流叫做electroncurrent，或者electronflow。②、磁场里面的安培力的判断，左手定则left-handflemingrule、右手法则right-handflemingrule，统统是建立在conventionalcurrent电流的基础上。连鼎鼎有名的麦克斯韦方程组都是建立在这个传统电流之上。传统电流最根本的假设是：无论用电子对流动方向定义电流方向，还是用正电荷的流动方向定义电流方向，都和不影响实际的计算结果，都没有本质的区别，而且所有的公式显得很简洁。③、Halleffect，是哈佛大学的Hall发现的。霍尔发现了，用正电荷流动方向跟电子流动方向，定义电流方向出现不可调和的矛盾，这一年，麦克斯韦静悄悄地走了。麦克斯韦。是经典电磁场理论集大成者，是把电磁场理论推向了最高峰的祖师爷，在霍尔发现了霍尔效应的这一年，麦克斯韦无可奈何地谢世了。A、他的电磁场理论就是建立在正电荷的流动方法作为电流方向的基础上；B、他还提出了唯一电流的概念；C、他在理论上证明了电、磁是一家，连光波也是电磁波；D、他还从理论上算出了光的传播速度。同年，一位转世灵童诞生了，他继承了麦克斯韦的遗志。A、证明了光的粒子性，获得了诺贝尔奖；B、把光的理论推导了另一个极致，是光处于绝对至高无上的江湖独霸地位，在理论都不可以超越光速，在光速世界里一切发生逆袭，一切发生穿越。理论太伟大了，诺贝尔奖不敢授予他，他的理论，完全超越当时那个时代、我们现在这是世界的时代智慧、集体智商。这位转世灵童，就是爱尔伯特.爱因斯坦。那一年是1879年。④、回归到本题的解释：现在是电子电流的天下，请暂时忘记conventionalcurrent。A、电子在洛仑兹力的作用下，在金属块内发生偏移；B、偏移的结果，产生了附加电场；C、附加的静电场，阻碍霍尔效应的进一步累积，最后达到平衡、达到饱和。这个饱和电压，称为霍尔电压，Halleffect就不再发生在后续电子身上，霍尔效应似乎消失，这样就可以测出磁感应强度。搂主，好好整理一下我上面的内容，会是一篇很好的论文。本人抛砖引玉，就到这里。