Гидростатические уровнемеры.

Принцип действия гидростатических уровнемеров основан на свойствах жидкости создавать статическое давление на нижнюю часть емкости зависящую от высоты столба жидкости.

Уровень в таких случаях вычисляется по формуле:

H – Высота столба жидкости

P – Статическое давление

ρ – Плотность измеряемой жидкости

 

 

 

 

 

Уровень жидкости в открытой емкости можно измерить обычным датчиком давления типа МС – П настроенным на соответствующий предел. А чтобы жидкость не испарялась, в емкость помещают поплавок, закрывающий большую часть поверхности жидкости.

Для измерения уровня жидкости в закрытых емкостях находящиеся под статическим давлением применяют дифманометры.

 

 

 

 

 

+ -

 

 

Схема измерения с прямой шкалой - при увелечении уровня жидкости показания датчика увеличиваются. Применяется при измерении уровня в емкостях где мала вероятность перелива, так же как при переливе жидкость попадает в минусовой отбор где создается статическое давление нарушающее работу датчика.

 

 

- +

 

 

Схема измерения уровня с обратной шкалой отличается тем, что при возрастании уровня в емкости выходной сигнал датчика уменьшается, а так же обратным подключением датчика. Свободна от недостатка схемы с прямой шкалой. При переливе жидкости уровень ее в плюсовой камере прибора остается неизменным.

Для измерения в таких случаях используются перепадомеры типа ДМПК – 100, 13ДД11, ДС – П, ДПП – 2 и аналогичные им, настроенные на соответствующий предел.

Пьезометрические уровнемеры так же относятся к гидростатическим и применяются для измерения уровня вязких жидкостей: суспензий, шлаков, забивающих измерительные блоки датчиков.

 

 

 

1 2

 

 

1 – дроссель

2 – редуктор давления

3 – датчик

Воздух питания проходит через редуктор и дроссель и попадает в трубку не доходящую до дна емкости на 75мм. Дроссель подбирается в экспериментальным путем. При этом в датчике создается некое начальное давление. При измерении уровня давления на датчике измняется. Эту разность изменений датчик измеряет. Начальное давление подбирается таким образом чтобы при максимальном уровне жидкости из трубки выходили пузырьки воздуха. Это достигается подбором дросселя. Высота уровня жидкости высчитывается по той же формуле.

H – высота столба жидкости

P – Измеренное давление

Pн – начальное давление при H=0

ρ – плотность измеряемой жидкости

Если Ø дроссель меньше Ø трубки то Pн = 0

 

 

Диапазон измерения для гидростатического способа будет завесить лишь от максимально измеряемой высоты столба жидкости.

Схема измерения уровня в закрытой емкости.

 

 

 

 

1- Редуктор

2- Два одинаковых дросселя

3- датчик

 

Температура.

Температура – величина характеризующая нагрев тела.

Для измерения температуры существуют несколько шкал, осеованных на состоянии кипения или кристаллизации некоторых веществ.

Наиболее применяемые из них:

- Абсолютная термодинамическая, измеряется в ºК – градус Кельвина.

- Международная практическая, измеряется ºС – градус Цельсия.

Приборы для измерения температуры подразделяются на:

Термометры расширения – принцип действия основан, на свойстве веществ расширяться при нагревании.

Манометрические термометры – принцип действия основан, на свойстве изменения давления рабочего вещества в замкнутом объеме при изменении температуры.

- Термоэлектрические пирометры – принцип действия основан, на свойстве некоторых металлов и их сплавов развивать термо ЭДС при нагревании.

- Термометры сопротивления – принцип действия основан, на свойстве веществ изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры.

- Пирометры измерения – принцип действия основан, на свойстве нагретых свыше 600ºС тел испускать световые и тепловые волны. Измерение интенсивности излучения позволяет судить о температуре тела.

 

Термометры расширения.

Принцип работы основан на свойстве веществ изменять свой объем при нагревании (расширяться).

Они подразделяются:

- Жидкостные

- Деформационные

Жидкостные термометры.

Состоят из емкости с рабочим веществом и тонкого капилляра оцифрованного в градусах. Остальное пространство занимает вакуум.

Пределы измерения составляют:

От - 190ºС до + 600ºС

 

 

Деформационные термометры.

 

 

1- электрические контакты

2- чувствительный элемент

3- штуцер

4- чувствительный элемент

Температурный коэффициент расширения чувствительного элемента корпуса 4 меньше чем температурный коэффициент чувствительного элемента стержней 2.

При нагревании стержень 2 расширяется больше, чем корпус 4, а значит, присутствует смещение стержня 2 относительно штуцера для крепления на аппарате 3. Своим смещением стержень 2 замыкает или размыкает электрические контакты 1.

За счет высокой чувствительности, но не очень высокой точности преобразования температура – смещение в основном они используются как регуляторы температуры, замыкая или размыкая нагревательные приборы.

Но они могут применяться и как показывающие приборы.

S – Смещение

α – температурный коэффициент расширения вещества

t – Температура

При небольших изменениях температуры t смещение S будет практически пропорциональным.

Биметаллический термометр.

1

 

1- шкала

2- стрелка

3- чувствительный стержень с большим коэффициентом расширения

4- неподвижное основание

5- чувствительный стержень с меньшим коэффициентом расширения

Два чувствительных стрежня (пластинки) скреплены между собой и одним концом приварены к неподвижному основанию. На втором конце закреплена стрелка. При изменении температуры стержень 3 расширяется больше чем стержень 5, а значит, произойдет смещение подвижного конца стержней в сторону стержня с меньшим коэффициентом расширения и стрелка покажет температуру по шкале, отградуированной в градусах. Такой термометр так же может иметь контактную группу.

 

Манометрические термометры.

 

 

 

 

 

 

1- измерительное устройство

2- капилляр

3- Термобаллон

 

Манометрический термометр состоит из термобаллона 3 с прикрепленным к нему капилляром 2. Вторым концом капилляр 2 прикреплен к измерительному устройству 1. Важное условие – полная герметичность системы. Измерительное устройство представляет собой обычный или электроконтактный манометр.

Пределы измерения:

От - 60ºС до + 1000ºС

Класс точности от 1,6 – до 2,5%

В основном служат как индикаторы или регуляторы темпиратуры.

Манометрические термометры бывают:

1. С жидкостным заполнением.

2. С парожидкостным заполнением.

3. С газовым заполнением.

 

 

С жидкостным заполнением

Термобаллон, капилляр и манометрическая пружина заполняются жидкостью, чаще всего ртутью Нд с пределом измерения -40 + 350ºС.

2. С парожидкостным заполнением.

Термобаллон заполняют на 2∕ 3 или 1∕ 2 объема жидкостью кипящей при низкой температуре (ацетон, эфир, метил, хлорид), а капилляр и пружину другой жидкостью, которая не испаряется и служит лишь для передачи давления. Недостатки – неравномерная шкала (давление насыщенного пара не прямо пропорционально температуре), - на показания прибора может влиять внешнее давление (например, атмосферное).

С газовым заполнением.

Термосистема заполняется газом под некоторым начальным давлением, зависящим от предела измерения. Оно может быть от 10кг до 50кгс∕ см².

Газ для заполнения должен быть инертным, с малой теплоемкостью и должен легко получиться в чистом виде. Затем этим требованиям отвечают азот N₂ реже гелий Не₂. Пределы измерения от -50 до + 550. Они наиболее широко применимы.