6.7 Радиационный уровнемер
Д
ля
измерения уровня жидкости применяют
радиационные уровнемеры (рис. 6.10). К
числу таких уровнемеров относится
LB357. Калибровка уровня прибора производится
по образцовым линейкам, находящимся на
предприятиях. В качестве источника
стабильного излучения применяют изотоп
стронция
с периодом полураспада Т
= 30
лет.
В
течение этого времени стронций дает
стабильный поток
-частиц.
Чем выше уровень жидкости, тем интенсивнее
поглощается гамма-излучение. В качестве
приемников гамма-излучения используются
трубки счетчика Гейгера. При пустом
резервуаре поглощения гамма-излучения
не происходит и интенсивность прохождения
гамма-излучения максимальна. Чем больше
уровень жидкости - толщина слоя, тем
выше интенсивность поглощения и ниже
интенсивность прохождения гамма-излучения:
,
где
- интенсивность источника излучения;
-интенсивность
прохождения частиц;
- основание натурального логарифма;
-
коэффициент затухания;
- плотность материала;
- толщина слоя.
Существует компьютерная программа, которая преобразует интенсивность поглощения гамма-излучения в уровень.
6.8 БАРБОТАЖНЫИ УРОВНЕМЕР
Д
ля
того, чтобы продуть воздух через слой
жидкости высотой h
необходимо создать давление, равное
давлению на дне резервуара, рис. 6.11.
Давление жидкости на уровне h
определяется законом Паскаля:
Отсюда:
Для измерения уровня жидкости достаточно знать давление в барботажной трубке и плотность жидкости. Для этого шкала манометра барботажной трубки градуируется в единицах уровня.
6.9. ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ, НАХОДЯЩЕЙСЯ ПОД ПЕРЕМЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ
Г
идростатическое
давление открытых резервуаров зависит
от высоты столба жидкости и определяется
законом Паскаля:
Но если давление над уровнем жидкости изменяется, то пользоваться этой формулой нельзя. К таким объектам относится варочный котел, в котором давление в верхней части доходит до 1,2 МПа.
Пусть давление над уровнем жидкости в закрытом резервуаре возросло и составляет , рис. 6.12. Тогда в нижней части сосуда давление составляет и возрастает на , так как к гидростатическому давлению добавляется давление над уровнем жидкости . В нижней части резервуара давление составит:
Если в качестве измерительного прибора установить дифференциальный манометр, измеряющий перепад давлений то:
Отсюда:
Из полученной формулы следует, что для измерения уровня жидкости гидростатическим методом в сосудах с переменным давлением необходимо иметь дифференциальный манометр, шкала которого градуируется в единицах уровня. При этом следует учесть, что на погрешность измерений влияют плотность жидкости и её температура. С ростом температуры плотность жидкости падает.
7 Датчики числа оборотов
Важное значение при регулировании параметров имеет скорость вращения валов насосов и исполнительных механизмов. Первые приборы, измеряющие скорость вращения валов, были выполнены в виде малогабаритных генераторов на машинах постоянного тока и назывались - тахогенераторы. К недостаткам этих приборов относится низкая надежность, поскольку щетки коллектора быстро изнашивались, и необходимость применения редуктора или гибкого упругого вала. В настоящее время широкое применение нашли бесконтактные датчики скорости, имеющие повышенную надежность и отсутствие трущихся вращающихся частей. Рассмотрим их работу.
7.1 ИНДУКТИВНЫЕ ДАТЧИКИ
П
остоянный
магнит жестко крепится к диску,
закрепленному на вращающемся валу,
скорость вращения которого необходимо
определить.
При вращении диска (рис. 7.1), магнит проходит между зазором электромагнита, создавая на его концах изменяющееся магнитное поле. Поскольку магнитный поток изменяется во времени, в обмотке электромагнита наводится ЭДС индукции, импульс которой подается на электронный счетчик.
7.2 ГЕНЕРАТОРНЫЙ ДАТЧИК СКОРОСТИ
Д
ля
измерения угловой скорости применяют
Ш-образный сердечник специальной
конструкции, рис. 7.2. Сердечник содержит
две последовательно включенные обмотки
и постоянный магнит, укрепленный на
одном из его концов. Зубчатая шестерня
насаживается на вал двигателя, скорость
которого необходимо измерить. При
вращении вала двигателя зубья шестерни
близко подходят к Ш-образному сердечнику,
выполняющему роль ярма и замыкающему
магнитный поток. В момент замыкания
магнитного потока в обмотках наводится
ЭДС индукции и импульс напряжения
подается на электронный счетчик.
Достоинством такого счетчика является
отсчет не только числа оборотов, но и
угла поворота. Чем больше зубьев шестерни,
тем точнее отсчет.
7.3 ИНДУКЦИОННЫЕ МОДУЛЯТОРНЫЕ СЧЕТЧИКИ
С
одержат
сердечник, на который намотаны две
обмотки, рис. 7.3. На обмотку возбуждения
подается постоянное напряжен
,
которое превращает верхний сердечник
в постоянный магнит. Под этим электромагнитом
располагается жестко закрепленный
эксцентричный диск, насаженный на вал
устройства, скорость которого надо
измерить. При вращении эксцентрика он
то приближается, то удаляется от
электромагнита, создавая изменяющийся
магнитный поток, который наводит ЭДС
индукции U
в измерительной обмотке.
7.4 ИНДУКТИВНЫЙ СЧЕТЧИК С МАГНИТНОЙ ГОЛОВКОЙ
На
вращающийся барабан напыляется, рожка
(змейка) ферромагнитных опилок, после
чего система дорожек намагничивается,
рис.7.4. Материалом ферритовых опилок
служит магнитожесткое железо, которое
остается намагниченным после воздействия
постоянным магнитом. В качестве
считывающего устройства применяют
обычную магнитную головку от магнитофона.
При вращении барабана магнитные силовые
линии дорожки пересекают обмотки
считывающей головки. В последней
возникают импульсы ЭДС, которые
усиливаются и считываются электронным
счетчиком импульсов. Прибор позволяет
определять не только частоту вращения
вала, но и угол поворота.