16. Классификация датчиков уровня жидкостей и сыпучих тел по принципу действия и области применения.

Д ействие поплавковых уровнемеров (рис. 2) основано на принципе использования выталкивающей силы жидкости. Основные элементы таких устройств: поплавок 1, передаточный механизм 2 и отсчетное устройство 3. Плавающий на поверхности жидкости поплавок является чувствительным элементом для измерения уровня. Подъемная сила поплавка зависит от его объема и плотности жидкости. Передаточные механизмы могут быть гибкими (трос, лента, нить), жесткими (рычаг, рейка) или магнитными. Буйковые уровнемеры работают в соответствии с законом Архимеда (рис. 3). Чувствительный элемент уровнемера - буй представляет собой полый цилиндр, помещенный в сосуд с измеряемой жидкостью. Выталкивающая сила, действующая на буй и пропорциональная уровню жидкости, воспринимается системой подвески буя и преобразуется в электрический сигнал. Длина буя выбирается равной или несколько больше диапазона измерения уровня. Гидростатические уровнемеры определяют давление столба жидкости в сосуде. По разности давлений на дне сосуда и на поверхности жидкости определяется ее уровень (рис. 4). В качестве чувствительного элемента гидростатического уровнемера может быть использован любой датчик давления или дифманометр. При соприкосновении проводящей жидкости с проводником (электродом) происходит скачкообразное изменение сопротивления электрической цепи между ним и уровнем жидкости от бесконечности до конечной величины. Этот "релейный эффект" лежит в основе принципа действия широко применяемых контактных или кондуктометрических сигнализаторов уровня. Их первичные преобразователи представляют собой электрически изолированные от корпуса сосуда стержни (электроды), установленные в сосуде на определенном уровне. На рис. 5 показан один из вариантов такого сигнализатора, применяемого для автоматизации башенных водокачек. Электроды нижнего (НУ) и верхнего (ВУ) уровней устанавливаются на необходимое расстояние в башне. Вместе с общим электродом (0) они образуют два электрических контакта, схема которых представлена на рис. 56. При достижении водой нижнего уровня замыкается контакт SL2, а при достижении верхнего - контакт SL1. Для обеспечения безопасности электроды сигнализатора включаются в низковольтную электрическую цепь (12...24 В).

Принцип действия емкостных уровнемеров основан на том, что диэлектрическая проницаемость водных растворов солей, кислот и щелочей отличается от диэлектрической проницаемости воздуха или водных паров. ПИП емкостного уровнемера представляет собой изолированные электрод ы, погруженные в измеряемую среду (рис. 6). Если корпус сосуда металлический, то достаточно одного электрода.

Электроды (электрод и корпус сосуда) образуют цилиндрический конденсатор, емкость которого изменяется при колебаниях уровня жидкости. Величина емкости этого конденсатора измеряется электронным блоком, который передает сигнал далее. Электроды емкостного уровнемера могут быть стержневые, кабельные или пластинчатые.