Измерения давления и виды давления. Классификация средств измерения давления по виду и принципу действия, страница 4

К минусовой трубе подключен сосуд нулевого уровня. Уровень жидкости в этом сосуде должен соответствовать нижней отметки измерения уровня принятой за ноль. В случае, если на измеряемую жидкость воздействует избыточное давление газа, то это давление можно скомпенсировать двумя методами:

1.  Если оно постоянно, то бочок нулевого уровня можно поднять на высоту гидростатического давления, которое будет соответствовать избыточному давлению над измеряемым уровнем жидкости.

2.  Когда P_изб может изменяться. В этом случае сосуд нулевого уровня делается герметичным, уровень жидкости должен совпадать с нулевой отметкой (начало отчета уровня), а сверху в него должно быть подано тоже самое давление P_изб.

Задача.

Давление воды в баке составило 2500 мм Рт.ст., определить уровень воды в баке.

Акустические уровнемеры

В настоящее время широко применяются уровнемеры, использующие принцип локации. В этом случае измерение уровня вещества (т.е. высоты) осуществляется по времени прохождения ультразвуковой волны. Приемник и передатчик излучений могут быть конструктивно объединены и могут даже являться одним и тем же элементом. В этих случаях посылаемый акустический сигнал отражается от границы раздела двух сред (вода и воздух) и возвращается обратно (воспринимается тем же преобразователем).

Локация границы раздела двух сред (иначе высота уровня) может осуществляться либо со стороны газа (воздуха), либо со стороны рабочей среды.

Рабочей средой могут быть как жидкость, так и сыпучие вещества. При этом по названию уровнемеры для жидкости называются акустические, для сыпучих тел – ультразвуковые.

Преимущество акустических уровнемеров:

-  Независимость показания от физико-химических свойств и состава рабочей среды. Это позволяет использовать их для измерения уровня не однофазных, кристаллизующихся и выпадающих в осадок жидкостей.  

К недостаткам относятся:

-  влияние на показание уровнемеров: температуры, давления и состава газа, находящегося над средой.

Измерение уровня токопроводящих жидкостей

Емкостные уровнемеры

Принцип действия основан на изменении электрической проницаемости. В зависимости от изменения уровня жидкости в резервуаре изменяется диэлектрическая проницаемость между стержнем, помещенным внутрь резервуара и стенками бака. Неэлектропроводными считаются жидкости с ρ > 10⁶ Ом/м (удельное сопротивление).

В преобразователи электроды могут быть выполнены в виде плоских пластин, так и в виде стержней. В основном электропроводом чаще всего являются стенки резервуара.

емкостный преобразователь неэлектропроводных жидкостей

Электроды помещены в резервуар с жидкостью 3. Часть пространства заполняется жидкостью, остальная часть парами жидкости. К электродам подключены соединительные провода, таким образом, общая емкость

С_пр = С₁ + С₂ + С_п

Следует учитывать, что С₁ и С₂ в зависимости от уровня жидкости, так как изменяется ее диэлектрическая проницаемость. Для цилиндрического конденсатора формула будет

Е – диэлектрическая проницаемость

Е₀ – диэлектрическая проницаемость вакуума

Н – высота электрода

d₁/d₂ – диаметры внутренних и наружных электродов

Для емкостного преобразователя формула будет выглядеть так:

Однозначная зависимость емкостного преобразователя от уровня жидкости будет в том случае если жидкость не изменяет своего свойства.

С_п – является паразитной емкостью от в зависимости от расположения проводов может серьезно повлиять на результаты измерений.

Для измерения уровня с помощью емкостного преобразователя применяются резонансные мостовые схемы.

В связи с тем, что емкость преобразователя очень мала, для питания схемы измерения используют генератор высокой частоты (ГВЧ). Питание поддерживается через Тр1 и Тр2, вторичные обмотки которых одновременно являются смежными плечами моста (L₁ и L₂) переменного тока. В другие плечи включены __ (подбором его осуществляется начало измерений) и C_преобр.