6.5 Кондуктометрический уровнемер

К ондуктометрический уровнемер представляет собой керамическую пластину, на которую намотана платиновая проволока, рис. 6.7. Пластина погружена в токопроводяшую жидкость. Начало и конец проволоки имеют выводы.

Нижняя часть датчика, которая погружена в токопроводящую жидкость, шунтируется этой жидкостью, и сопротивление датчика будет равно сопротивлению той части датчика, которая не погружена в жидкость и расположена над ней.

Чем выше уровень токопроводящей жидкости, тем большая часть датчика шунтируется, тем меньше сопротивление датчика и больше его ток. Шкала миллиамперметра, последовательно включенного с датчиком, градуируется в единицах уровня.

Недостатком данной схемы является зависимость проводимости жидкости от температуры и её плотности, поэтому погрешность измерений зависит от выше указанных факторов.

6.6 Ультразвуковые и радарные уровнемеры

Известна зависимость скорости ультразвука от плотности среды, в которой он распространяется. Так скорость ультразвука в металлах доходит до . Скорость ультразвука в газах значительно ниже, при этом имеет место затухание амплитуды колебаний. Ультразвук обладает еще одной особенностью. Известно, что жидкость имеет натянутый поверхностный слой, обладающий хорошей отражательной способностью.

Пусть имеем некоторый сосуд (рис. 6.8), заполненный до определенного у ровня жидкостью или сыпучими материалами. В сосуде, в верхней его части, имеется пустое пространство, а нижняя часть заполнена жидкостью. Особенностью ультразвукового прибора является то, что он посылает короткий ультразвуковой импульс с помощью пьзокристалла, после чего наступает, пауза и ожидание отраженного сигнала. В течение паузы ультразвук проходит до плотного поверхностного слоя и отражается от него. Ультразвуковой отраженный сигнал возвращается к пьзокристаллу и создает в нем импульс напряжения. Время прохождения сигнала до поверхностного слоя и обратно зависит от уровня жидкости. Скорость ультразвука зависит от плотности среды, поэтому для измерения уровня жидкости необходимо вносить поправку на плотность пустого пространства (воздуха). Формула времени прохождения сигнала:

.

Из формулы следует, что время прохождения сигнала пропорционально удвоенному уровню пустого пространства в резервуаре.

Для измерения уровня пустого пространства посылается короткий ультразвуковой сигнал частотой несколько ГГц, поскольку ультразвук распространяется в воздухе. Ультразвуковой сигнал, отразившись от поверхности создает эхо, воспринимаемое пьезокристаллом как импульс напряжения на его зажимах.

Измерив временной интервал между моментом отправки и приема импульса, определяют уровень жидкости или массы в резервуаре.

Радарный уровнемер (рис. 6.9), имеет частоту излучения примерно 26 ГГц и обеспечивает непрерывное измерение уровня в небольших емкостях с агрессивными средами. Принцип его действия не отличается от работы ультразвукового измерителя уровня с той лишь разницей, что он работает на очень высоких частотах.

Антенна радарного датчика излучает короткие радарные импульсы с интервалами в 1 нс и принимает их в виде эхо-сигнала, отраженного от поверхности продукта. Время прохождения сигнала от излучателя до продукта обратно пропорционально расстоянию до поверхности продукта. Измеренный сигнал выдается в виде цифрового сигнала или унифицированного аналогового сигнала 4-20 мА.