五.液位计

自动化仪表

一.热电阻，热电偶

热电阻（）是一种利用温度对电阻值的变化敏感的电子元件。它的电阻值会随温度的变化而发生明显的变化。热电阻一般由半导体材料制成，常见的材料有氧化镍、氧化锰等。

热电偶是一种测量温度的传感器，由两种不同的金属导线组成，通常是铜和铜-镍合金。这两种金属导线的接触处形成了一个电势差，该电势差与温度成正比。通过测量这个电势差，可以确定温度变化。

二.温度变送器，压力变送器，差压变送器

温度变送器是一种用于测量和传输温度信号的设备。它通常由传感器和变送器两部分组成。传感器负责测量温度，将其转换为电信号；而变送器则负责接收传感器的信号，并将其转换为标准的工业信号（如4-20mA或0-10V），以便于传输和处理。

压力变送器（ ）是指以输出为标准信号的压力传感器，是一种接受压力变量按比例转换为标准输出信号的仪表。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号（如4~等），以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。

差压变送器所测量的结果是压强差，即△P=ρg△h。而由于油罐往往是圆柱形，其截面圆的面积S是不变的，那么，重力G=△P·S=ρg△h·S，S不变，G与△P成正比关系。即只要准确地检测出△P值，与液位高度h成反比，与高度差△h成正比，在温度变化时，虽然油品体积膨胀或缩小，实际液位升高或降低，所检测到的压力始终是保持不变的。如果用户需要显示实际液位，也可以引入介质温度补偿予以解决。

三.调节阀

调节阀又名控制阀，在工业自动化过程控制领域中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。一般由执行机构和阀门组成。如果按行程特点，调节阀可分为直行程和角行程；按其所配执行机构使用的动力，可以分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种；按其功能和特性分为线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。调节阀适用于空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。英文名： valve，位号通常FV开头。调节阀常用分类：气动调节阀，电动调节阀，液动调节阀，自力式调节阀。

四.流量计

流量计（），指示被测流量和（或）在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表。

流量计又分为有差压式流量计、转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计等。按介质分类：液体流量计和气体流量计。[1]

孔板流量计工作原理：流体充满管道，流经管道内的节流装置时，流束会出现局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。

电磁流量计工作原理：基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁常当有导电介质流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬(橡胶，特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。

感应电动势E=

椭圆流量计原理：它使用机械测量元件将流体连续地分成一个已知的体积部分，并根据相继的和重复的计量腔被流体的体积部分填充和排出的次数来测量总流量。

转子流量计工作原理：当测量流体的流量时，被测流体从锥形管下端流入，流体的流动冲击着转子，并对它产生一个作用力，当流量足够大时，产生的作用力将转子托起。同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的环形断面，这时作用在转子上的力有三个:流体对转子的动压力、转子在流体中的浮力和转子自身的重力。流量计垂直安装时，转子重心与锥管管轴会相重合，作用在转子上的三个力都沿平行于管轴的方向。当这三个力达到平衡时，转子就平稳地浮在锥管内某一位置上。对于给定的转子流量计，转子大小和形状己经确定，因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知是常量，唯有流体对浮子的动压力是随来流流速的大小而变化的。因此当来流流速变大或变小时，转子将作向上或向下的移动，相应位置的流动截面积也发生变化，直到流速变成平衡时对应的速度，转子就在新的位置上稳定。对于一台给定的转子流量计，转子在锥管中的位置与流体流经锥管的流量的大小成一一对应关系。

涡街流量计工作原理：根据流体振荡原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，根据这种关系，旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度，再乘以横截面积得到流量。

靶式流量计工作原理：当流体流动，对靶板产生一个作用力，使靶板产生微量的位移，位移大小与流速有关，根据位移与流速的关系计算出流量。

超声波流量计工作原理：**超声波流量计通过检测流体流动对超声波产生的影响来对液体流量进行测量，其利用的是“时差法”。**首先，使用探头1发射信号，信号穿过管壁1、流体、管壁2后被另一侧的探头2接收到;在探头1发射信号的同时探头2也发出同样的信号，经过管壁2、流体、管壁1后被探头1接收到;由于流速的存在使得两时间不等，存在时间差，因此根据时间差便可求得流速，进而得到流量值。

涡轮流量计工作原理：在一定的流量范围内，**涡轮的转速与流体的流速成正比。**流体流动带动涡轮转动，涡轮的转速转换成电脉冲，用二次表显示出数据，反应流体流速。

科里奥利质量流量计工作原理：当一个位于旋转系内的质点作朝向或者离开旋转中心的运动时，将产生一惯性力，通过直接或者间接地测量出在旋转管道中流动的流体作用于管道上的科里奥利力，就可以测得流体通过管道的质量流量。

五.液位计

浮球液位计

浮球液位计主要由三部分组成：磁浮球、传感器和变送器

浮球液位计工作原理：浮球液位计结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球（简称浮球）在被测介质中的位置受浮力作用影响液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串连入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过检测电学量的变化来反映容器内液位的情况。

磁翻板液位计：原理：连通器原理，根据浮力原理和磁性耦合作用研发而成，当被测容器中的液位升降时，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示面板，使红白翻柱翻转180°。当液位上升时翻柱由白色转为红色，当液位下降时翻柱由红色转为白色，面板上红白交界处为容器内液位的实际高度，从而实现液位显示。

雷达液位计原理：雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆式探头传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。

磁致伸缩液位计原理：磁致伸缩液位计的传感器工作时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。

在磁致伸缩液位计的传感器测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组永久磁环。

当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲。

这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。

射频导纳液位计

“射频导纳”中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数，它由阻抗成份，容性成份，感性成份综合而成，而“射频”即高频,所以所谓射频导纳技术可理解为用高频电流测量导纳的方法。仪表工作时，传感器与罐壁及被测介质形成导纳值，仪表内高频正弦振荡器输出一个稳定的测量信号源，利用电桥原理，可测量出该导纳值。物位变化时，导纳值相应变化，电路单元将测量导纳值转换成物位信号输出,实现物位测量。