电导式液位变送器的设计

在工业生产中，许多行业需要解决液位测量问产品的产量和质量以及能源的消耗和成本由于各种液体的性质千差万别，液位测量的方法很多，液位仿感器变送器也各有特色。测液位的方法常的有几种，如静压式浮子式电容式和超声波液位测量法。静压式是基于对液体静压力的测量，如差压法和吹气法；浮子式液位计包括可动的机械部件，浮子的部分浸在液体中，液位变化引起浮子位移；从而引起机械部件的转动或位移。电容式是测量由液位变化引起的电容变化从而得到液位；超声波法是基于对超声波在超声波换能器和液体面之间传播时间的测量。以上提到的几种方法都各有利弊。静压法的准确度不够，依赖于所用气体的密度；浮子法结构比较复杂，涉及可动部件，而且液位测量需要知道浮子尺寸的精确数值；电容式电路比较复杂；超声法依赖于空气中的声速，并且需要获得从液体面返回的回所以，对空气温度压强和气流以及液体面的波动很敏感21本文介绍的电导液位测量法是通过测量导电液体的电导而获得液位的法，这种方法对宁气压乃不敏感1构尚咕没肓可动部件便于安装和维护测量电路简单对空气和液体面波动敏感性不强。

　　电导式液位变送器通过对非纯水等导电液体电导的测量得到液位，它对传感器敏感元件即电极加工工艺要求不高结构简单节省空间其电路简单可靠性高成本很低准确度比较高。对于导电性液体用电导式液位传感器更为简单易行1电导式液位测量原理对于成分和温度固定的导电液体，其电导率是固定的。根据电导定义1其达式为4为导体有效面积，1；为导体有效长度，1为电导率用垂直插入液体中的之个通电电极测试液体电导。则导体有效长度为2个屯极之间的距离。通电屯极在液体中形成电场。电力线七要分布在两极之间，导体有效面积4可以用浸入液体中的电极有效面积近似。电极宽度不变，故导体有效而私1.液体液位，成正比，由于屯导率，和电极之间的距离均为常数，所以，电极之间的液体屯导正比于导体有效面积，因而正比厂液体液位2，即=.保持通电电极两端的电压不变，根据欧姆定律，流过电极的电流与两极间液体电阻成反比，即与两极间液体电导成正比，因此，电极电流与液体液位成正比。电导式液位变送器就是通过对电极电流加以变换作为液位信号输出的。

　　事实上，直接测量的电极两端的电导中除了液体电导外还包括电极的电导和容纳值。电极液体中剩余电荷相互作用，会在接触面形成双电层，双电的建立是带电粒通过两相界面迁移的结采151.

　　根据亥姆霍兹理论，可以把双电层看成是与平行板电容器相同。整个电解池的阻抗可分解为1中的各个部分14.7称为电极的电解阻抗，用来率；双层双电层所对应的容抗液体待测液体的阻抗。由于有双电层容抗和电极的电解阻抗在相当大的误差。为了避免上述误差，需要采用交流电作为激励。般来说，从降低极化作用的观点出发，捉高激励的频率是有利的。但频率太高时，较长引线产生的引线电容值将增加很多，造成较大的激励电流由此旁路，引起很大的测量误差，反倒不如用较低的频率进行测量。根据实验，激励的频率在几打到1000比较加在电极两端的电卡幅值选择在2，左右，幅值太大会导致极化作用，也容易引起放大器饱和。电导测量对交流激励电源的波形没有太高要求3要求波形的正半周与负半周对称。

　　电解阳极界面阻抗电，阴极界面阻抗2电导式液位变送器结构电导式液位变送器结构2.山2个电极和变送器电路组成。电极形状可以是板状柱状和丝状。2个电极可以完全相同，也可以不同。为了使电场集中在电极之间，电极的背面要绝缘。电极材料可以是铂不锈钢，石墨等。铀的抗腐蚀抗氧化能力最强，但价格昂贵。石墨电极很稳定，抗腐蚀，但存在的问是随着使用时间的增长容易掉淹，使转换成4，2，1电流。标准信号输出。变送器电路包括正弦波发生器功率放大器电极电流电压转换器绝对值变换电路调零调量程电路和电压电流转换器。

　　3电导式液位变送器电路的设计电极的激励信号由个正弦波信号发生器产生。正弦波发生器采用精密波形发生器专用集成电路1江8038，产生2020班2的正弦波，电路如变为输出电阻仅为几，平均值为几即频率和幅值可调的交流激励信号。

　　正负半周对称的正弦交流信号加到个电极上，流过电极的交流电流信号从另个电极引出，接到运算放大器的反相输入端，再由电阻器将电流信号转换为运算放大器输出端的电压信号，电路4.因为液位与电极中流过的电流成正比，而运算放大器的输出端电压与反相端电流成正比，所以，运算放大器的输出端电压与液位成正比。此电压信号为个频率与激励电源频率相同的正弦波。

　　再经过绝对值变换滤波电路变为直流电压信号，经过调零点调量程电路变为5标准电压信号，最后，通过电压电流变换电路变为标准4，20，1电流信号输出，以便远距离传输。

　　4实验结果经实验，将液位反复从0阳调到30饥，再从30调到，连续测得组电导式液位变送器液位高输出电压，用最小乘法拟合直线，求得非线性误差灵敏度50.133.求实验数据标准误差偶然误差为5结论实验数据明这种电导液位变送器有很好的线性度和较小的误差。而且变送器结构简单安装调试方便电路简单可靠成本低廉，适用于对般工业生产中的非纯水和各种液态金属以及酸碱盐溶液等导电液体的测量。存在的问是液体电导率与温度影响有关，所以，还要进行温度补偿。另外，这种电导液位变送器对液体成分很敏感，如何减小成分微小变化带来的误差有待于进步研究。

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