Ультразвуковые уровнемеры

Принцип действия основан на локации технологического аппарата ультразвуковыми импульсами. Причем локации могут осуществляться двумя способами: локации через газовое пространство и через жидкость.

Чаще применяются локации через газовое пространство, как показано на рисунке. Обычно используется схема локации через газ. Измерение осуществляется так: от устройства управления и обработки информации 3 к пьезоэлектрическому преобразователю 2 поступает импульс высокочастотных электрических колебаний. При этом преобразователь преобразует эти колебания в акустические. И акустический импульс направляется в сторону жидкости в аппарате. Отражается от уровня жидкости в аппарате и возвращается к преобразователю, который к этому моменту переключается в режим приема колебаний и их усилению. На входе устройства 3 формируется импульс. Интервал времени между импульсами Тn однозначно определяет значение уровня Н в аппарате. Wз – скорость звука в газе. Диапазон измерений 0-1м, погрешность +-5мм; 0-11м, погрешность +-0,5%. Недостаток – влияние состояния поверхности жидкости (наличие пены, механических примесей…) на результат измерений.

Радарный уровнемер (рис. 34)

Принцип действия основан на радиолокации уровня жидкости в аппарате. Обычно локация распространяется через газ. От радиопередатчика, расположенного в устройстве обработки информации 3 на рупорную антенну 2 посылается высокочастотный радиоимпульс. Частота 6-25ГГц. Импульс отражается от уровня жидкости, а отраженный импульс воспринимается той же антенной и преобразуется в электрический сигнал. Описание работы такого прибора аналогично описанию ультразвукового. Различие состоит только в использовании акустических или радиоволн. Как показывает практика, они менее чувствительны к состоянию поверхности жидкости, чем ультразвуковые.

Волновые радарные уровнемеры (рис. 35)

Принцип действия основан на распространении высокочастотных радиоколебаний в волноводе, размещенном в жидкости и измерении отражения этих колебаний от уровня раздела жидкость-газ или жидкость-жидкость с разными диэлектрическими проницаемасти. Математическое описание аналогично рассмотренным выше радарным и ультразвуковым уровнемерам. Отличие – радиоимпульс передается от передатчика 2 в волновод 4, который в простейшем случае может представлять собой коаксиальный кабель, подобный телевизионному. От передатчика 2 импульс распространяется в волноводе 4 и отражается в обратном направлении на разделе газ-жидкость за счет различия диэлектрических проницаемостей. Далее этот сигнал распространяется по волноводу и ещё раз отражается от раздела верхней и нижней жидкостей. Причем жидкости должны иметь разную проницаемость диэлектрическую. Интервалы времени между посылкой и премом первого и второго импульса измеряются в устройстве 3, которое содержит генератор, передатчик, приемник и усилитель радиосиганла, а также усилитель интервалов времени. Диапазон измерения 0-3м, 0-24м, погрешность +-5мм и +-10мм соответственно.

Емкостные уровнемеры (рис. 36).

Принцип действия основан на измерении емкости конденсатора (обычно цилиндрического), расположенного в жидкости. Если принять, что емкость погонного метра конденсатора в газе равна Сг, а емкость погонного метра конденсатора в жидкости Сж, то можно записать для суммарной емкости выражения Собщ, из которого можно видеть, что общая емкость конденсатора однозначно определяется уровнем жидкости в аппарате, где В – постоянная величина, а К – коэффициент преобразования. Обычно емкость измеряют с помощью неуравновешенного моста переменного тока. Сейчас выпускаются различные виды уровнемеров. Данная схема применима для измерения уровня непроводящих жидкостей. Есди жидкость электропроводящая, обычно применяется другая схема. Стержень покрывают изолятором, а вместо цилиндра используют сам аппарат.