Уровнемер

Уровнемер, прибор для промышленного измерения или контроля уровня жидкости и сыпучих веществ в резервуарах, хранилищах, технологических аппаратах и т.п. В зависимости от места установки различают У.-указатели (для непрерывного измерения) и У.-сигнализаторы (для дискретного контроля одного или нескольких фиксированных положений уровня). У. служат уровня датчиками в автоматических системах управления и регулирования технологических процессов. По принципу действия У. для жидкостей разделяются на механические, гидростатические, электрические, акустические, радиоактивные. Простейший У. – водомерное стекло, в котором использован принцип сообщающихся сосудов, служит для непосредственного наблюдения за уровнем жидкости в закрытом сосуде. Механические У. бывают поплавковые, с чувствительным элементом (поплавком), плавающим на поверхности жидкости, и буйковые, действие которых основано на измерении выталкивающей силы, действующей на буёк. Перемещение поплавка или буйка через механические связи или систему дистанционной (электрической или пневматической) передачи сообщается измерительной системе прибора. Измерение уровня гидростатическими У. основано на уравновешивании давления столба жидкости в резервуаре давлением столба жидкости, заполняющей измерительный прибор, или реакцией пружинного механизма прибора. Электрические У. бывают ёмкостные и кондуктометрические. В ёмкостных У. чувствительным элементом служит конденсатор, ёмкость которого изменяется пропорционально изменению уровня жидкости. Действие кондуктометрического У. основано на измерении сопротивления между электродами, помещенными в измеряемую среду (одним из электродов может быть стенка резервуара или аппарата). В акустических, или ультразвуковых, У. используется явление отражения ультразвуковых колебаний от плоскости раздела сред жидкость – газ. В радиоактивных У. используют просвечивание объекта измерения гамма-лучами радиоактивных элементов, интенсивность которых зависит от объёма измеряемого вещества. Конструктивно все У. для жидкостей выполняются для открытых резервуаров и для аппаратов, находящихся под давлением.

Простейшие У. для сыпучих веществ выполняются с чувствительными элементами в виде пластин, соприкасающихся с поверхностью вещества. Изменение уровня дистанционно передаётся на вторичный измерительный прибор. Для измерения уровня сыпучих веществ применяют так же электрические ёмкостные и радиоактивные У.

Лит.: Автоматизация, приборы контроля и регулирования производственных процессов в нефтяной и нефтехимической промышленности, кн. 2, М., 1964, разд. З. См. также лит. при ст. Измерительный прибор.

Пьезометр

Рис. 16 Схемы аппаратов высокого давления

Пьезометр (от греч. piézo — давлю, сжимаю и ... метр), устройство, служащее для измерения изменения объёма веществ под воздействием гидростатического давления (см. Давление высокое). Пьезометрические измерения используются для получения данных о сжимаемости (объёмной упругости) веществ, для исследования диаграмм состояния, фазовых переходов и др. физико-химических процессов.

Конструкция П. определяется диапазоном применяемых давлений и температур, агрегатным состоянием исследуемого вещества (газообразное, жидкое, твёрдое). его сжимаемостью. Различают в основном 2 типа П. В П. первого типа масса М исследуемого вещества постоянна, а его объём V изменяется с изменением давления р и температуры Т. П. такого типа представляет собой толстостенный сосуд, в котором сжимают исследуемое вещество; его применяют для определения сжимаемости газов, жидкостей и твёрдых тел. В процессе эксперимента измеряют изменение V с р, при этом температура вещества обычно поддерживается постоянной. В П. второго типа М — переменная величина, а объём сосуда с исследуемым веществом не изменяется (с точностью до деформации П. под действием давления, которая учитывается как поправка). Для исследования жидкостей, обладающих значительной вязкостью, и твёрдых тел П. второго типа не применяются. При работе с этими П. измеряют р, а величину М определяют после каждого изменения М (например, взвешиванием) или после разгрузки (например, измерением объёма заполнявшего П. газа при стандартных условиях).

Для определения сжимаемости жидкостей и твёрдых тел при высоких давлениях (р ~ 108—1010 н/м2) применяются П. плунжерного или поршневого типа. Схема подобной установки показана на рис. 16, а. В процессе сжатия определяются V (по смещению поршней, оптически или при помощи находящихся в сосуде электрических датчиков) и р (по величине усилия, приложенного к поршню, или при помощи электрических датчиков). В ряде случаев передающей давление средой служит само исследуемое вещество. При р ³ 109—1010 н/м2 (10—100 кбар) сжимаемость определяют др. методами, например методами рентгеновского структурного анализа. Изменение линейных размеров тел под гидростатическим давлением измеряют линейными П. (см. Дилатометр).

Термин "П." (англ. и нем. Piezometer, франц. piézomètre) введён в 20-х гг. 19 в. в связи с работами английского физика Дж. Перкинса и И. Х. Эрстеда по сжимаемости жидкостей. П. того времени представлял собой сосуд с исследуемой жидкостью, который погружался открытым концом в ртуть, находящуюся, в свою очередь, на дне сосуда высокого давления. При создании давления над ртутью (водой или маслом) последняя вытеснялась в сосуд с исследуемой жидкостью. Высота подъёма ртути, зависящая от давления и сжимаемости исследуемой жидкости, регистрировалась визуально (в стеклянном П.), по изменению электрического сопротивления платиновой проволоки и др. методами. Дальнейшее развитие пьезометрии связано в 19 в. с именами русских учёных Г. Ф. Паррота, Э. Х. Ленца и Д. И. Менделеева, французских физиков Э. Амага и В. Реньо; в 20 в. — главным образом с работами Г. Таммана и американских физиков Т. Ричардса и П. Бриджмена.

В технике физического эксперимента при высоких давлениях П. иногда называют толстостенные сосуды высокого давления с цилиндрическим каналом, не предназначенные для измерения сжимаемости. В английской литературе П. назявают также устройства дпя измерения давпения в проточных системах, давления водя в морсоих глубинах, газов в канале ствола орудия.

Лит.: Бриджмен П. В., Физика высоких давлений, пер. с англ., М. — Л., 1935; его же, Новейшие работы в области высоких давлений, пер. с англ., М., 1948; Циклис Д. С., Техника физико-химических исследований при высоких и сверхвысоких давлениях, 3 изд., М., 1965; Корнфельд М., Методы и результаты исследования объёмной упругости вещества, "Успехи физических наук", 1954, т. 54, в. 2.

Л. Д. Лившиц.