7. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ УРОВНЯ
Методы измерения количества жидкости (топлива, воды, кислоты, щелочи и т. д.) в основном сводятся к измерению ее уровня. Устройства для измерения или регулирования уровня (уровнемеры или регуляторы уровня) применяются в качестве элементов систем управления энергетическими установками и машинами, а также в САР разнообразными технологическими процессами и на транспорте.
Используемые в технике измерители уровня (или методы измерения уровня) можно классифицировать на следующие группы: топливные, гидростатические, весовые, емкостные, индуктивные, резистивные, акустические, радиоинтерференционные, радиоизотопные и др. [I]. Поплавковый метод основан на измерении линейного перемещения поплавка относительно вертикальной направляющей или углового перемещения рычага, связанного с поплавком, который в таких уровнемерах выполняет роль чувствительного элемента. Преобразование перемещения поплавка в измерительный сигнал осуществляется с помощью соответствующих преобразователей или клапанов. Гидравлический метод основан. на зависимости гидростатического давления от уровня жидкости.
Весовой метод заключается в непосредственном взвешивании бака с жидкостью при помощи тензодатчиков специальной конструкции.
Емкостный, индуктивный и резистивный методы основаны на зависимости электрической емкости конденсатора, индуктивности Катушки или активного сопротивления резистора, расположенных в баке, от уровня жидкости в нем. Емкость конденсатора изменяется при понижении уровня жидкости, так как ее диэлектрическая
проницаемость отличается от проницаемости воздуха. Индуктивность катушки изменяется вследствие изменения электрических потерь в жидкости.
Сопротивление резистора изменяется из-за шунтирования его жидкостью. Два последних метода применимы для измерения уровней электропроводящих жидкостей.
Акустический метод основан на свойстве ультразвуковых колебаний отражаться от границы раздела двух сред. Ультразвуковой излучатель может быть установлен на дне резервуара или над поверхностью жидкости.
Ультразвуковой излучатель устанавливают снаружи резервуара, так как ультразвук распространяется в любых упругих средах.
Применение радиойнтерференционного метода связано с зависимостью положения узлов стоячей электромагнитной волны, которая возникает в коаксиальной линии при сложении падающей и отраженной волн, от уровня жидкости. Радиоинтерферометр для измерения уровня жидкости состоит из высокочастотного генератора и специальной следящей системы, обеспечивающей слежение за положением одного из узлов стоячей волны.
Радиоизотопный метод основан на измерении интенсивности излучения радиоизотопов при его прохождении через слой жидкости, уровень которой измеряется.
По диапазону измерения уровнемеры подразделяются на уровнемеры узкого (от 0 до 0,5 м) и широкого (от 0,5 до 20 м) диапазонов.
Наибольшее распространение в технике нашли механические измерительные устройства — поплавковые уровнемеры (например, регулятор уровня в карбюраторных устройствах; указатель уровня; датчик расхода, работающий совместно с экстремальным регулятором, и т. д.).
Поплавковый уровнемер состоит из чувствительного элемента — поплавка, механической передачи и электрического преобразователя перемещений. Механическая передача выполняет следующие функции: преобразует вертикальное перемещение поплавка в угловое перемещение промежуточной оси, расположенной внутри резервуара; передает угловое перемещение от промежуточной оси к расположенной вне резервуара выходной оси через герметичную стенку. Это осуществляется с помощью сильфона, работающего на изгиб, или с помощью магнитной муфты, состоящей из двух постоянных магнитов, разделенных немагнитной стенкой. Электрический преобразователь выполнен в виде проволочного потенциометра.
К методическим погрешностям уровнемеров относят следующие: погрешности, обусловленные изменением положения жидкости в резервуаре при продольных и поперечных колебаниях движущегося объекта; погрешности, вызванные влиянием температуры на уровень жидкости; погрешности, обусловленные приближениями, допущенными при проектировании уровнемера.
Инструментальные погрешности уровнемера характеризуются несовершенством механических и электрических элементов,
наличием сил трения, люфтов, влиянием температуры на механические, электрические и магнитные свойства деталей и узлов уровнемера [1].
Статические и динамические погрешности уровнемеров, а также принципы работы, вопросы проектирования и применения подробно освещены в работе [14].
ЛИТЕРАТУРА
(см. скан)
