20.3. Пьезометраческий датчик уровня: h —контролируемое значение уровня

При равенстве давление. нижнего конца трубки начинает выходить воздух. Давление воздуха в пьезометрической трубке измеряет дифманометр 3. При неизменном удельном весе жидкости давление в пьезометрической трубке однозначно определяет измеряемый уровень. Давление, измеряемое дифманометром, преобразуется в токовый сигнал. Для стабилизации расхода воздуха в пьезометрических уровнемерах применяют регуляторы расхода.Подобный датчик измеряет уровень жидкости в диапазоне 1...30 м с погрешностью 0,5% полной шкалы. Расход воздуха составляет 5 л в час. Давление воздуха питания 1 МПа.

Поплавковые датчики рычажного типа. В качестве сигнализаторов уровня на судах находят применение поплавковые датчики рычажного типа. Принцип действия такого датчика понятен из рассмотрения рис. 20.4. Поплавок 1 закреплен на рычаге 2.

При перемещении поплавка рычаг воздействует на электрические контакты 3.

На рис. 20.4 показана конструкция одного из судовых рычажных датчиков — с постоянным магнитом. Датчик состоит из трех основных частей (рис. 20.5, а): поплавка 4, фланца 5 и контактной коробки 1. Рычаг 3 поплавка крепится к вилке 2 фланца 5.

При изменении уровня контролируемой жидкости поплавок поворачивается в вилке фланца. При помощи фланца происходит герметизация стенки танка (рис. 20.5, б).

Рис. 20.4. Поплавковый датчик рычаж ного типа

Рис. 20.5. Поплавковый рычажный датчик с постоянным магнитом

На конце рычага поплавка 4 находится постоянный магнит. Такой же постоянный магнит располагается вну три контактной коробки I. Поворот поплавка приводит к повороту постоянного магнита рычага и к соответствующему повороту постоянного магнита контактной коробки, что вызывает коммутацию ее контактов

Таким образом, рычажный поплавковый датчик позволяет контролировать заданные значения уровня жидкости.

Емкостные датчики уровня. В емкостных датчиках уровня наиболее часто применяются цилиндрические емкостные преобразователи.

Емкость между двумя электродами зависит от относительной диэлектрической проницаемости среды; значение диэлектрической проницаемости для всех диэлектриков больше единицы. Различные виды топлива представляют собой хорошие диэлектрики, относительная диэлектрическая проницаемость которых находится в пределах от 1,97 до 2,14. Относительная диэлектрическая проницаемость воды составляет 81. Следует отметить, что емкостные датчики могуг быть использованы и при измерении уровня электропроводящих жидкостей.

На рис. 20.6, а представлена схема емкостного датчика уровня, у которого в качестве электродов используются две трубы.

Рис. 20.6. Схема (а) и характеристика (б) емкостного цилиндрического датчика уровня: С0— емкость пустого танка; С'н — емкость заполненного танка

Емкостный датчик можно рассматривать как два параллельно включенных конденсатора с емкостями С1 и С2, где Сj — емкость между электродами на участке АБ (см. рис. 20.6, а), а С2 — емкость между электродами на участке БВ.

21. Датчики витрати рідини. Ультразвукові датчики витрати, їх структурна схема та принцип дії.

Для измерения расхода жидкости применяют следующие датчики: 1) переменного перепада давления; 2) постоянного перепада давления; 3) турбинные; 4) объемные; 5) электромагнитные и 6) ультразвуковые.

В число недостатков датчиков типов 1) .4) входит необходимость наличия в трубопроводе (для работы датчиков) диафрагм, тел обтекания, турбинок, крыльчаток, овальных и винтовых шестеренок. Электромагнитные датчики используют для измерения расхода электропроводной жидкости, поэтому их невозможно применять для измерений расхода нефтепродуктов.

Ультразвуковые датчики расхода. Скорость распространения ультразвуковых колебаний в движущейся среде относительно выбранной системы отсчета определяется геометрической суммой скоростей ультразвуковых колебаний С и движения среды v. По измеренному значению суммарной скорости при известном значении С определяется скорость протекания среды.

Принцип действия ультразвукового датчика расхода заключается в измерении разности ультразвуковых импульсов по направлению потока среды и против него.

Основные трудности при использовании ультразвукового метода связаны с тем, что скорость звука в среде зависит от ее физико-химических свойств, температуры, давления. Скорость звука значительно превышает скорость движения среды, поэтому действительная скорость ультразвука в движущейся среде мало отличается от его скорости в среде неподвижной.

Упомянутые трудности обуславливают применение специальных методов компенсации возникающих погрешностей. Достаточно широкое использование ультразвуковых датчиков связано с их достоинствами, в число которых входят:

— отсутствие перепада давления на первичном преобразователе;

— высокое быстродействие, которое позволяет проводить измерение пульсирующих потоков с большой частотой пульсации;

— возможность работы на жидкостях с любыми значениями вязкости, а также на неэлектропроводных жидкостях.

Рис. 21.1. Структурная схема ультразвукового время-импульсного расходомера УВР-011

В качестве излучателей и приемников в датчиках применяют пьезоэлектрические преобразователи, в которых используется прямой и обратный пьезоэффект.

На рис. 21.1 представлена функциональная схема ультразвукового датчика расхода УВР-011 с накладными электроакустическими преобразователями (ЭАП), смонтированными на внешней стороне трубопровода. Электронная схема измерения датчика выполнена на базе микропроцессора 87C51GB фирмы Intel

Цикл измерения, инициируемый микро-ЭВМ, начинается с выбора одного из направлений излучения ультразвукового импульса, что достигается установкой коммутатора в соответствующее положение. При этом ЭАП2 излучает сигнал, а ЭАП1 принимает его.

Принятый сигнал через коммутатор поступает на схему выделения полезного сигнала, где происходят его усиление и фильтрация от помех. Определение времени распространения сигнала осуществляется в блоке измерения временного интервала, с выхода которого значения поступают в микро-ЭВМ Затем по команде микро-ЭВМ направление излучения изменяется на противоположное, после чего повторяется процедура измерения времени t, распространения импульсов против потока. На этом процесс измерения завершается, и микро-ЭВМ осуществляет расчет текущего значения расхода жидкости.

Основные технические характеристики датчика расхода

-диапазон измерения, м3/ч 2,3. .43000;

- погрешность измерения, %, не более 1,5;

- диапазон рабочих температур преобразователей, °С -20...+100

Датчик УВР-011 выпускает фирма "ТАХИОН" (Украина) Аналогичные датчики расхода выпускают также фирмы KROHNE (Германия) и PANAMETRICS (США)