Волновые уровнемеры

Рис. 2.12. Схема установки датчика ультразвукового уровнемера

 

Используются высокочастотные волновые методы измерений. Уровень среды определяют по интегральным характеристикам электромагнитных систем с распределенными параметрами.

Резонансные уровнемеры. При изменении электрических параметров из мерительного преобразователя изменяется его резонансная частота. Электрические параметры зависят от изменения уровня среды, в которую помещаются преобразователи.

Эти уровнемеры отличаются простой и надежной конструкцией, выход­ная характеристика - резонансная частота не зависит от геометрических размеров чувствительного элемента, можно измерять уровень сред с любы­ми электрическими свойствами.

Радиолокационные (микроволновые) уровнемеры основаны на явлении отражения электромагнитных волн от границы раздела двух сред с различными скоростями их распространения в этих средах. Эти уровнемеры применяются там, где ди­апазон измерения уровня велик, десятки и даже сотни метров. В пищевой промышленности широко не используются.

Основные достоинства:

- скорость распространения микроволн не зависит ни от температуры, ни от давления и не изменяется даже в вакууме. Микроволновые уровнемеры способы выдерживать давление до 64 бар и температуры свыше 250 ºС;

- состав газа и наличие турбулентных потоков также не оказывает влияния на скорость распространения радиоволн. Даже в экстремальных условиях легко обеспечивается высокая точность измерений (обычно не более 10 мм на 10 000 мм);

- важным преимуществом, по сравнению с ультразвуковыми уровнемерами, является то, что датчик может располагаться за специальным окном, изготовленным из материала с низкой диэлектрической постоянной. Таким образом, датчик оказывается изолированным от среды, содержащейся в резервуаре, что облегчает соблюдение санитарно-гигиенических норм;

- отраженный сигнал может поступать на датчик непосредственно после формирования измерительного сигнала, «слепая» зона отсутствует.

Недостатки:

- применение микроволновых методов измерения может быть ограничено в случае поверхностей с плохими характеристиками отражения (пены или сыпучих материалов, состоящих из частиц с закругленными углами). Обычно радиоволны отражаются от толстого слоя проводящей пены и поглощаются непроводящей пеной;

- ультразвуковой метод измерения основан на измерении плотности на границе раздела «проводящая среда – анализируемая среда», а микроволновый – на измерении диэлектрической постоянной: чем выше диэлектрическая постоянная среды, уровень которой определяется, тем выше степень отражения.

 

 

РАДИОИЗОТОПНЫЕ УРОВНЕМЕРЫ

Принцип действия основан на использовании зависимости интенсив­ности потока ионизирующего излучения, падающего на приемник (детектор) излучения, от положения уровня измеряемой среды (рис.2.13).

Следящий радиоизотопный уровнемер основан на поглощении гамма излучения контролируемым материалом.

Слежение за уровнем материала ocуществляется автоматически путем синхронного перемещения источника из­лучения и приемника излучения, подвешенных на тросах или гибких лентах в трубах, помещенных в емкость. Следящая система состоит из усилителя и электродвигателя с редукторами. Точность слежения составляет + 2-10 мм. Диапазон измерений от 0 до 20 м. Такой уровнемер можно применить для контроля уровня в закрытой емкости, в условиях повышенного давле­ния (например, емкости для хранения виноматериалов).

 

 

 

Рис. 2.13. Структурная схема радиоизотопного сигнализатора уровня

 

 

Сигнализатор состоит из источника излучения 1, детектора 3, усилителя 4 и сигнализирующего устройства 5.Интенсивность ионизирующего излучения от источника 1 к детектору 3 при прохождении через слой материала в емкости 2 уменьшается вследствие поглощения его материалом. В результате на детекторе 3 возникает сигнал, который усиливается усилителем 4 и подается в измерительное устройство 5.