目前用于罐體內(nèi)液體重量的測量方法有很多例如聲波液位測量法、雷達液位測量法、壓力測量法。這幾種方法先測量出罐體內(nèi)液體高度,再轉(zhuǎn)換為體積或重量。聲波液位測量是利用聲波脈沖原理進行非接觸式測量,采用收發(fā)一體的聲波換能器,聲波的發(fā)射和接收共用一個換能器,由發(fā)射端向被測液面方向發(fā)射聲波信號,遇到被測液體表面被反射回來,被換能器接收轉(zhuǎn)換成電信號。通過分析發(fā)射聲波和回波的時間差,根據(jù)聲波的傳播速度,計算出換能器到液面的距離,然后再根據(jù)安裝參數(shù),計算得出液面的深度。溫度變化會引起聲速變化進而出現(xiàn)測量誤差,因此需要對溫度進行補償聲波通過壓電物質(zhì)的振動來發(fā)射,壓力大發(fā)聲部件會受到影響,聲波液位計用于敞口容器測量常壓的液位,一般不用于對帶壓力環(huán)境的液位測量聲波液位計所發(fā)射的機械波需要借助傳播媒介,所以不能在真空環(huán)境中應(yīng)用。在揮發(fā)性液體有水汽、粉塵、液面上有泡沫等場合,會吸收聲波造成測量誤差,所以不宜選用聲波液位計凹。
雷達液位測量通過探頭發(fā)射高頻電磁波,遇到料液表面時反射回來被儀表內(nèi)的接收器接收,信號處理器檢測發(fā)射波和回波之間的時差或者頻率差計算液面高度。相比聲波液位計,雷達液位計的測量范圍更大,測量精度較高。雷達液位計采用電磁波,傳播不需要介質(zhì),能夠在真空環(huán)境中應(yīng)用。
不需要考慮溫度、壓力、粉塵、被測物質(zhì)揮發(fā)性對測量的影響。雷達液位計相對聲波液位計價格昂貴,并且介質(zhì)的介電常數(shù)會影響測量范圍和穩(wěn)定性,介電常數(shù)越大回波信號效果越好。
壓力測量法是利用安裝在罐體上的壓力稱重傳感器測量罐體內(nèi)液體的壓力,計算罐體內(nèi)液體的高度,進一步計算出液體重量。采用聲波液位計、雷達液位計或者壓力稱重傳感器測量液體重量,先要保證測量液位*確。當(dāng)罐子內(nèi)存在攪拌器時,介質(zhì)界面波動會直接影響液位高度或者壓力測量的*確性。測量出液體御要常壓的液位,一般不用于對帶壓力環(huán)境的液位測量聲波液位計所發(fā)射的機械波需要借助傳播媒介,所以不能在真空環(huán)境中應(yīng)用。在揮發(fā)性液體有水汽、粉塵、液面上有泡沫等場合,會吸收聲波造成測量誤差,所以不宜選用聲波液位計凹。
雷達液位測量通過探頭發(fā)射高頻電磁波,遇到料液表面時反射回來被儀表內(nèi)的接收器接收,信號處理器檢測發(fā)射波和回波之間的時差或者頻率差計算液面高度。相比聲波液位計,雷達液位計的測量范圍更大,測量精度較高。雷達液位計采用電磁波,傳播不需要介質(zhì),能夠在真空環(huán)境中應(yīng)用。不需要考慮溫度、壓力、粉塵、被測物質(zhì)揮發(fā)性對測量的影響。雷達液位計相對聲波液位計價格昂貴,并且介質(zhì)的介電常數(shù)會影響測量范圍和穩(wěn)定性,介電常數(shù)越大回波信號效果越好。
壓力測量法是利用安裝在罐體上的壓力稱重傳感器測量罐體內(nèi)液體的壓力,計算罐體內(nèi)液體的高度,進一步計算出液體重量。采用聲波液位計、雷達液位計或者壓力稱重傳感器測量液體重量,要保證測量液位*確。
當(dāng)罐子內(nèi)存在攪拌器時,介質(zhì)界面波動會直接影響液位高度或者壓力測量的*確性。測量出液體高度后還需要知道容器的容積表,其*確性直接影響容器內(nèi)液體體積的*確性。*后為了得到液體重量還需要測量出液體的密度。當(dāng)罐體變形容積變化時容器的容積表還需要重新測量。因此,采用液位測量法或者壓力測量法對罐體內(nèi)液體重量進行測量和校準的過程相對復(fù)雜采用稱重傳感器測量罐體內(nèi)液體重量是另一種較為常見的方法。稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、電阻應(yīng)變式等。
目前,采用*廣泛的是電阻應(yīng)變式稱重傳感器電阻應(yīng)變式稱重傳感器主要由彈性體、應(yīng)變片與測量電路三部分組成。電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于電阻應(yīng)變效應(yīng),在外力作用下,粘貼于彈性體表面應(yīng)變區(qū)的應(yīng)變片,跟彈性體一起產(chǎn)生形變,應(yīng)變片產(chǎn)生形變后其阻值會發(fā)生變化,測量惠斯通電橋電路,將阻值的變化轉(zhuǎn)化成電信號輸出,從而間接測量出外力。電阻應(yīng)變式稱重傳感器根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為多種類型,如單點式、彎曲梁式、剪切梁式等其中剪切梁式稱重傳感器因其自身的優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用。剪切梁式稱重傳感器的彈性體受力后,測量的不是正應(yīng)力,而是由剪切力引起的切應(yīng)力。但切應(yīng)力本身是測量不出來的,它只能產(chǎn)生與工字梁中心軸線成45°的互相垂直的主應(yīng)力,也就是產(chǎn)生與剪切梁成±45°方向的拉伸應(yīng)力及壓縮應(yīng)力。因此,將4片應(yīng)變計分別貼在工字梁腹板的兩面,并與中心軸線成45°的相互垂直的位置上,這4個應(yīng)變計組成惠斯通
電橋電路當(dāng)稱重傳感器承受載荷時,其中兩個應(yīng)變計電阻值增大,另外兩個應(yīng)變計電阻值減小其結(jié)果在電橋的對角線上產(chǎn)生與載荷成正比的不平衡輸出。利用這一原理,便可測出力或載荷的大小。剪切梁式稱重傳感器輸出信號不受測力點方位改動的影響。
般彈性應(yīng)變梁接受載荷時發(fā)生彎曲,正應(yīng)力正比于梁的彎矩,彎矩又正比于力作用點的距離,因此力作用點方位的改動會引起測量過失。而剪切梁式稱重傳感器測量切應(yīng)變,其應(yīng)變與切力成正比,切力在梁上為一常數(shù)與彎矩?zé)o關(guān),所以力作用點方位的改動不影響稱重傳感器的輸出。同時由于應(yīng)變片是貼在工字梁腹板上,與軸線成45°的方位上,它只測量與切應(yīng)力對應(yīng)的主應(yīng)力,不 受彎曲應(yīng)力的影響,所以線性好、精度高。