Електричні засоби вимірювання рівня

За видом чутливого елемента електричні засоби вимірювання рівня поділяють на ємнісні і кондуктометричні. Ємнісні рівнеміри. У рівнемірах цього типу використовується залежність електричної ємності чутливого елемента первинного вимірювального перетворювача від рівня рідини. Конструктивно ємнісні чутливі елементи виконують у вигляді коаксіально розміщених циліндричних електродів або паралельно розміщених плоских електродів. Конструкція ємнісного чутливого елемента з коаксіально розміщеними електродами визначається фізико-хімічними властивостями рідини. Для неелектропровідних (діелектричних) рідин — рідин, що мають питому електропровідність менше 10-6 См/м, застосовують рівнеміри, оснащені чутливим елементом, схеми якого наведені на Одиницею електропровідності в SI служить сименс (См) — величина, обернена ому (Ом). Чутливий елемент складається із двох коаксіально розміщених електродів 1 і 2, частково занурених у рідину. Електроди утворюють циліндричний конденсатор, міжелектродний простір якого до висоти h заповнено рідиною, а простір Н-h — парогазовою сумішшю. Для фіксування взаємного розміщення електродів передбачений ізолятор 3. У загальному вигляді електрична ємність, Ф, циліндричного конденсатора визначається рівнянням 

де ε - відносна діелектрична проникність міжелектродної речовини; ε0 — діелектрична проникність вакууму; εж — діелектрична проникність рідини; С0 – ємність прохідного ізолятора (величина постійна); Н — висота електродів; D, d - діаметри відповідно зовнішнього і внутрішнього електродів. Компенсаційний конденсатор 1 розміщується нижче ємнісного чутливого елемента 2 і повністю занурений у рідину. У певних випадках при сталості складу рідини його замінюють конденсатором постійної ємності. Для вимірювання рівня електропровідних рідин — рідин з питомою провідністю більше 10-4 См/м - застосовують рівнеміри, оснащені ємнісним чутливим елементом, зображеним на рис. Чутливий елемент являє собою металевий електрод 1, покритий фторопластовою ізоляцією 2. Електрод частково занурений у рідину. Як другий електрод використовується або стінка резервуара, якщо вона металева, або спеціальний металевий електрод, якщо стінка резервуара виконана з діелектрика.

Акустичні засоби вимірювання рівня

На даний час запропоновані різні принципи побудови акустичних рівнемірів, з яких великого поширення дістав принцип локації. Відповідно до цього принципу вимірювання рівня здійснюють за часом проходження ультразвуковими коливаннями відстані від випромінювача до межі поділу двох середовищ і зворотно до приймача випромінювання. Локація межі поділу двох середовищ здійснюється або з боку газу, або з боку робочого середовища (рідини або сипучого матеріалу). Рівнеміри, у яких локація межі поділу двох середовищ здійснюється через газ, називають акустичними, а рівнеміри з локацією межі поділу двох середовищ через прошарок робочого середовища — ультразвуковими. Перевагою акустичних рівнемірів є незалежність їх показань від фізико-хімічних властивостей і складу робочого середовища. Це дозволяє використовувати їх для вимірювання рівня неоднорідних, таких, що кристалізуються і випадають в осадок рідин. До недоліків необхідно віднести вплив на показання рівнемірів температури, тиску і складу газу. Як правило, акустичні рівнеміри являють собою поєднання первинного, проміжного, а у певних випадках і передавального вимірювального перетворювача. Тому акустичні рівнеміри слід розглядати як частину вимірювальної системи з акустичними вимірювальними перетворювачами. На рис. наведена схема акустичного рівнеміра рідких середовищ. Рівнемір складається з первинного І і проміжного ІІ перетворювачів. Первинний перетворювач являє собою п’єзоелемент, що виконує одночасно функції джерела і приймача ультразвукових коливань. При вимірюванні генератор з певною частотою виробляє електричні імпульси, які перетворюються п’єзоелементом І в ультразвукові імпульси. Останні поширюються уздовж акустичного тракту, відбиваються від межі поділу рідина-газ і приймаються тим самим п’єзоелементом, що перетворює їх в електричні імпульси. Відстань між первинним і проміжним перетворювачами— не більше 25 м. Діапазони вимірювання рівня 0-3 м. Клас точності 2,5. Температура контрольованого середовища 10-50°С, тиск у технологічному апараті до 4 МПа. Акустичні рівнеміри сипучих середовищ за принципом дії і будовою аналогічні акустичним рівнемірам рідких середовищ.