静磁栅尺液位计在武汉卷烟厂的应用 |
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摘要：本文列举了几种常用的液位计，在分析比较各种液位计原理与特点及其局限性的基础上，选择并改进了一种适用于我车间的新型液位计——静磁栅尺液位计。用一种比较新颖的方法较好地解决了液位监测与控制的问题。
关键词：液位计 液位 监测 控制 PLC
液体液位的检测与控制是保护各企业监控生产过程优质、高效、安全、平稳运行和改善环境的重要手段。现代企业对流量计量的要求越来越高，主要反映在满足准确性、可靠性、及时性和自动化水平的程度等方面。
1.常用的几种液位检测方法简述：
1.1．玻璃管液位计
通过连通器原理，将玻璃管液位计上、下阀与容器连接构成连通器，透过玻璃管可直接读得容器内介质液位的高度。仪表两端均装有针形阀，针形阀内装钢球，当玻璃管因意外事故而破裂时，钢球在容器内液体压力作用下自动关闭液流通道，以防止容器内介质外流。
玻璃管液位计是现场直读式仪表，主要用来直接指示各工业系统内罐、塔、槽、箱等容器内介质液位的高度。玻璃管液位计没有电信号，不能实现数值远传功能。
1.2．电容式液位计
电容式液位计是通过被测物体介电常数的不同来检测液位的，许多微小的电极，分布在绝缘检测棒的测量方向上，微电容检测电路组成网络，在液面变化时计算它的高度。电容式液位计采用浸入式检测法，液体流挂带来的显著误差，微电容检测网络和数字处理电路受外界条件的影响也十分显著。
1.3．超声波物位计
1.3.1超声波物位变送器利用换能器中的压电晶体发射超声波，并接收从物位表面反射回来的回波，通过测量超声波发射及接收的时间间隔，计算超声波的传输距离，从而完成物位的准确测量。 超声波物位计具有以下特点：
1.3.1.1非接触式测量，可以测量普通液体、浆状物、固体等介质及腐蚀性液体；
1.3.1.2测量范围宽，通常可测量0.25~60m量程，有的产品甚至可达125m；
1.3.1.3测量不受介质密度、介电常数、导电性的影响，在一定范围内容器里的压力也不影响测量；
1.3.1.4测量精度高，大致在0.1~0.25%之间；
1.3.1.5可利用两线制传输系统的DC24V电源，可带HART、PROFIBUS-PA等类型的现场总线。
1.3.2但超声波物位计在实际应用中也存在一些问题，如泡沫、粉尘、雾气、多分层的情况下不能准确测量。 另外对安装的一致性要求也特别高，一般很难做好。
1.4．WNA静磁栅尺
由磁钢组成的磁栅编码阵列和霍尔开关元件组成的霍尔编码阵列协调工作。磁栅编码阵列和霍尔编码阵列形成该传感器的两个必不可少的单元，其中，磁栅编码阵列单元称之为“静磁栅源”，霍尔编码阵列单元称之为“静磁栅尺”，当“静磁栅源” 保持一定间隙沿“静磁栅尺”轴线表面移动时，由“静磁栅尺”实时解析出毫米级示值误差的位移量数字信号。机理有如“游标卡尺”，游标卡尺1毫米的刻度可以辨别出0.02毫米，其分辨率提高了50倍。磁栅编码阵列间距和霍尔编码阵列间距不同，有如游标卡尺上下差分滑尺的不同刻度，再经过一套反复推演的算法，使得静磁栅绝对编码器的分辨率可达0.25毫米或者更小。
请注意，霍尔编码阵列元件只有开和关两种状态。由于物理位置不同，每只霍尔开关元件含有不同的位置信息，通过计算机高速扫描辨识，实现了“空间直线位置绝对编码”，无论量程多长，只要保证安装精度，就能获得非常小的示值误差。基本不受外界温度、湿度、杂散磁场、电磁干扰等因素影响。
综合以上的描述以及使用的经验，我们总结了上面四种传感器的对比列表：
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