Методы измерений и приборы автоматизации

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Тюменский индустриальный университет»

Институт геологии и нефтегазодобычи

Кафедра кибернетических систем

Практическая работа

по дисциплине «Технологические процессы автоматизированных производств»

на тему

Методы измерений и приборы автоматизации

Вариант 7

Лазерные датчики уровня

Тюмень

ТИУ

2023

1. Лазерные датчики уровня могут применяться для измерения уровня сыпучих (зернистых) веществ, суспензий, пульп, непрозрачных жидкостей, расплавленных металлов. Принцип действия лазерных уровнемеров схож с принципом действия ультразвуковых датчиков уровня.

Для измерения уровня среды с помощью лазера могут использоваться две технологии: импульсная и частотно-модулированная. Импульсные лазерные уровнемеры основаны на измерении времени пролета светового луча от датчика до препятствия и обратно. На рис. 1 изображена принципиальная схема измерения уровня сыпучего материала с помощью лазерного уровнемера.

Рис. 1. Измерение уровня с помощью лазерного датчика

Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала.

Принцип действия: датчик, располагаемый над уровнем измеряемой среды, посылает короткий импульс света вниз на поверхность материала (технологической жидкости), которая отражает его обратно в детектор, находящийся в датчике

2. Классификация.

Преимущественно контактные датчики используют для измерения уровня пенящихся жидкостей (молоко, пиво, соки, газ. вода и др.). Ввиду рассеяния сигнала и получения некорректных результатов при измерение бесконтактным методом, уровень жидкости в высоких узких резервуарах также рекомендовано контролировать при помощи контактных приборов.

Бесконтактные датчики уровня жидкостей применяются там, где необходимо избежать пагубного влияния физико-химических свойств измеряемой жидкости. На процесс измерения и работоспособность датчика могут влиять:

- вязкие жидкости (сгущёнка, варенье, нефтепродукты, глицерин и др.);

- агрессивные жидкости (щёлочи, кислоты).

Хотя именно бесконтактный тип датчиков рекомендован при контроле уровня агрессивных сред и тем не менее, контактные датчики, изготовленные из нержавеющих сталей и пластиков, также применяются совместно с агрессивными жидкостями.

Все датчики уровня жидкостей различаются не только по функционалу (уровнемеры/сигнализаторы), типу (контактные/бесконтактные), но и самое главное — по принципу действия.

3. Существует множество видов датчиков уровня – устройств для отслеживания количества сыпучих или жидких веществ по уровню их поверхности в определённой ёмкости.

Основные типы датчиков уровня, следующие: ёмкостные, ультразвуковые, поплавковые, гидростатические и лазерные.

Ёмкостные датчики уровня снабжены двумя электродами в виде двух неодинаковых по размеру трубок. Меньшая из них находится в большей. В итоге получается электрический конденсатор, именно его ёмкость и измеряется блоком контроллера датчика. Уровень меняется, когда появляется вода между трубками. Емкостные датчики применяются для контроля заполнения резервуаров жидким, порошкообразным или зернистым веществом

В ультразвуковых датчиках