浮子式液位計(jì)的測(cè)量原理以及原位校準(zhǔn)誤差修正
發(fā)布時(shí)間：2022-02-28 23:49:05
在過(guò)程控制中，液位儀表通常用于液位檢測(cè)。近年來(lái)，由于液位儀表精度的不斷提高和液位測(cè)量自動(dòng)化的要求， 液位儀表在液位測(cè)量領(lǐng)域得到了**的應(yīng)用。浮子液位計(jì)因其精度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安裝方便而**應(yīng)用于油庫(kù)、貨船、造紙等行業(yè)。
側(cè)裝式磁翻板液位計(jì)浮子液位計(jì)的結(jié)構(gòu)如下圖所示， 當(dāng)液位計(jì)的傳感器工作時(shí)， 傳感器的電路部分將在波導(dǎo)線上激勵(lì)脈沖信號(hào)， 當(dāng)信號(hào)沿波導(dǎo)線傳播時(shí)，波導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)。液位計(jì)的傳感器導(dǎo)桿外裝有浮子， 浮子可隨液位變化沿導(dǎo)桿上下滑動(dòng)。浮子內(nèi)部有一組永磁體。
當(dāng)脈沖磁場(chǎng)與浮子產(chǎn)生的磁場(chǎng)相遇時(shí)， 浮子周圍的磁場(chǎng)發(fā)生變化，因此由磁致伸縮材料制成的波導(dǎo)線在浮子位置產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)波脈沖， 該脈沖以固定速度沿波導(dǎo)線傳回，并由超聲波傳感器檢測(cè)。通過(guò)測(cè)量脈沖信號(hào)和扭轉(zhuǎn)波之間的時(shí)間差，可以準(zhǔn)確地確定浮子的位置， ，即液位的位置。
浮子液位計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)是一項(xiàng)創(chuàng)新性工作。液位計(jì)測(cè)量值的準(zhǔn)確性直接影響到交易交接。因此，我們應(yīng)該充分分析現(xiàn)有的誤差，盡量減少誤差；從校準(zhǔn)裝置和校準(zhǔn)原理來(lái)看，浮子液位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置的主要誤差來(lái)自以下幾個(gè)方面：頂板傾斜引起的誤差，測(cè)距軸與鉛垂線不平行引起的誤差，以及溫度影響引起的誤差。下面逐一分析這三個(gè)因素。
頂板傾斜誤差和校正方法；如圖1所示，浮球提升裝置的頂板在提升過(guò)程中會(huì)傾斜，導(dǎo)致高度測(cè)量誤差。為了真實(shí)模擬浮子隨液位升降的變化，頂板應(yīng)保持水平，浮子在上下移動(dòng)過(guò)程中可保持垂直滑動(dòng)。然而，由于提升裝置的工作誤差和液位計(jì)導(dǎo)桿的不垂直度，頂板傾斜。因此，高度值應(yīng)根據(jù)頂板的傾斜度進(jìn)行補(bǔ)償，以減少頂板傾斜引起的誤差。
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提升裝置頂板的傾斜誤差；校正方法如下：將前后頂板之間的夾角設(shè)為β，然后，根據(jù)棱鏡中心到浮子中心的距離L，頂板的傾斜誤差由公式（1）γ得出。γ=L×sinβ（1）II。測(cè)距軸與鉛垂線不平行的誤差及校正方法液位計(jì)的測(cè)量對(duì)象是液位的高度，液面屬于重力面，因此液位計(jì)導(dǎo)桿上浮子的自由升降線是鉛垂線，所以測(cè)距軸也應(yīng)該平行于鉛垂線。如果測(cè)距軸與鉛垂線之間存在夾角，則應(yīng)校正高度值。
測(cè)距軸傾斜誤差；從圖2開(kāi)始，當(dāng)測(cè)距軸與鉛垂線不重合時(shí)，液位H的測(cè)量不準(zhǔn)確，即，兩個(gè)Δ之間存在差異，具體的校正公式見(jiàn)公式（2）Δ=L-H=L-Lcosα（2）式（2），未知α是指測(cè)距軸與鉛垂線之間的傾角。通過(guò)使用安裝在測(cè)距儀Δ三中的二維電子測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，可以獲得差值。溫度引起的誤差影響及其修正方法在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量過(guò)程中，浮子式液位計(jì)的導(dǎo)桿受環(huán)境溫度的影響會(huì)發(fā)生膨脹和收縮。因此，在實(shí)際測(cè)量之前，有必要測(cè)量環(huán)境溫度并修正*終測(cè)量結(jié)果浮子式液位計(jì)導(dǎo)桿的熱膨脹和冷收縮程度與導(dǎo)桿的材料有關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中，普通船用鋼是*常見(jiàn)的，因此修正公式為L(zhǎng)T=LC×[1+α（t-tc）]（3），式中：LT——溫度修正后的導(dǎo)桿長(zhǎng)度，m；LC——浮子液位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)期間的導(dǎo)桿長(zhǎng)度，m；T——實(shí)際使用時(shí)測(cè)得的溫度，℃；Tc——現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定時(shí)浮子液位計(jì)的溫度，℃;α——導(dǎo)桿材料的線膨脹系數(shù)，α=0.000012℃。
浮子液位計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定是一項(xiàng)創(chuàng)新性工作。液位計(jì)測(cè)量值的準(zhǔn)確性直接影響到交易交接。因此，我們應(yīng)該充分分析現(xiàn)有的錯(cuò)誤，并盡量減少錯(cuò)誤。以上校正方法比較全面，但由于浮子液位計(jì)校準(zhǔn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，具體問(wèn)題需要詳細(xì)分析。
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