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    三個方面探討雷達液位計與流量傳感器之間的差異性

    作者: 來源: 發布時間:2017-06-30

    摘 要:文章介紹了雷達液位計、液位傳感器的差異性研究及注意事項。

    1 前言
            在日常的工業生產過程中,我們發現雷達液位計及液位傳感器是非常相似的工作用計量器具,都是用于監測液位并按照一定的規律將液位信號轉換成可靠的輸出信號(主要是電信號)的器件或裝置。它們廣泛應用于水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。通過對液位的實時監控,一方面能提高生產工藝水平,產品合格率得到保障;另一面對使用環境進行監控,避免安全事故的發生。

            由于雷達液位計與液位傳感器的高度相似性,目前市場上發現雷達液位計、液位傳感器混淆的狀況,一些液位器件制造商將原本應是液位傳感器的銘牌錯誤標注成
    雷達液位計,從而給用戶的選型以及計量檢定機構工作的開展帶來一定誤區,因此針對雷達液位計及液位傳感器差異性研究是非常必要的。

    2 主要差異性研究
    2. 1 結構原理不同

            雷達液位計結構原理:由感壓單元、信號處理和轉換單元組成,部分增加了顯示單元,是將液位變量轉換為可傳送的標準化輸出信號的儀表,而且其輸出信號與液位變量之間有一定的連續函數關系(簡稱線性關系)

            液位傳感器結構原理:由液位敏感元件和信號處理單元組成,將液位變量按照一定的規律轉換成可用的輸出信號(輸出電信號非標準信號)。

            差異性比較:從結構上分析,液位傳感器比雷達液位計少了信號轉換單元,因此液位傳感器沒有標準輸出信號,輸出信號可以是種類多樣。目前市場上大部分雷達液位計標準輸出信號為(4 ~20)mA、(1 ~5)V,液位傳感器常見的電信號有(0 ~5)V、(0 ~10)V 等,其中液位傳感器的銘牌標準輸出信號不參與計算及判定。

            在檢測過程中,如果雷達液位計輸出信號為零,則可判定接線方式錯誤,因為接線正確且通電情況下,輸出信號應是在(4 ~ 20)mA、(1 ~ 5)V 范圍內,比如壓變起始量程為 0 MPa 時,那么起始輸出信號就應該為 4mA 附近。液位傳感器在沒有技術文件的指導下,若接線后信號值為零時,則無法判斷是否進入工作狀態,因此需多次嘗試接線,且每次接線后需施加一定液位值,通過觀察萬用表的信號值是否發生改變,來判定接線方式是否正確。

            如果液位傳感器與顯示單元配套使用,便可視為數字液位計。

    2. 2 準確度等級不同
            液位傳感器準確度等級:0. 01 級、0. 02 級、0. 05 級、0. 1 級、0. 2 級/0. 25 級、0. 5 級、1. 0 級、1. 5 級、2. 0 級/2. 5 級、4. 0 級。

            雷達液位計準確度等級: 0. 05 級、0. 1 級、0. 2 級/0. 25 級、0. 5 級、1. 0 級、1. 5 級、2. 0 級、2. 5 級。

            差異性比較:液位傳感器準確度等級優于雷達液位計,在等級劃分上也更加寬泛。雷達液位計可視作液位傳感器加上信號轉換單元組成,在信號回路中,雷達液位計可等效為一只可變電阻,和電源、負載電阻(包括導線電阻)串聯在一起。通過改變自身電阻使電路中的電流在(4 ~20)mA 范圍變化,其電流在放大、補償以及信號轉換過程中存在一定的不確定性,因此降低了自身的準確性能。

    2. 3 計算方式不同
            雷達液位計檢定項目涉及外觀、密封性、絕緣電阻、絕緣強度、基本誤差、回差、靜壓影響(僅適用于差壓變送器)。

            液位傳感器檢定項目涉及外觀、密封性、絕緣電阻、絕緣強度、基本誤差限、重復性、遲滯、線性、零點漂移、周期穩定性、靜壓影響(僅適用于差壓傳感器)、曲線符合度。

    差異性比較:
            (1)雷達液位計檢定以是否滿足zui大允差作為判定依據,zui大允差以輸出量程的百分數表示,即輸出量程乘以壓變等級,計算量小且數值固定。液位傳感器檢定以是否滿足基本誤差限作為判定依據,基本誤差限同樣以量程輸出值的百分數表示,即校準滿量程輸出為工作特性所決定的zui大輸出和zui小輸出的代數差,依據 JJG 860-2015,液位傳感器的工作直線可采用端點平移法或者zui小二乘法,選用不同的工作直線計算得出的滿量程輸出值不同。

            (2)雷達液位計檢定點基本誤差為實際輸出值減去理論輸出值。液位傳感器不具備理論輸出值,基本誤差由重復性和選定直線的系統誤差組成,系統誤差即檢定點實際輸出平均值與選用工作直線的差值,同樣選用不同的工作直線計算得出的基本誤差值也不同。

    2. 4 調修方法不一致
            雷達液位計:(1)擴散硅式雷達液位計具備零位(Z)及滿度(F 或 S)電位器,通過反復調整零位及滿度,直至雷達液位計示值達到規定要求;(2)部分雷達液位計具備重置功能,找到零位按鈕長按幾秒,可恢復到初始狀態;(3)通過手操器重新標定。

            液位傳感器:絕大部分不能調修,需送原廠更換元件、重新標定。

    3 其他注意事項

            (1)正確接線后,器件無信號輸出。目前許多液位標準器集供電、數據采集于一身,但是實際供電電壓比標稱輸出電壓偏小,即所謂的“虛壓”,這種情況下可以更換直流穩壓電源即可解決問題。例如北京康斯特 273 智能數字液位校驗儀,具備 24V 輸出、測量液位值、讀數記錄、溫度測量、開關測量等功能,當電量不足時,24V 輸出電壓值將會下降。

            (2)參照使用說明書接線后,器件無信號輸出。例(左、右圖):4 個接線端引出 4 根不同顏色導線紅藍黃白,但實際工人在組裝過程中,接線端子引出的導線顏色對應關系混淆,這種情況下我們直接取下導線,直接在接線端子上接線測量。

            (3) 目前很多智能雷達液位計都具備 Hart 協議、BRAIN 協議、Profibus PA,可以通過手操器指令修改出廠量程,當我們發現實際數據與銘牌量程不符時,應與客戶取得聯系。另外,當發現多個檢定點實測值減去標稱值是個固定范圍值時,應考慮該器件是否是絕壓的。

            (4)雷達液位計的信號端子設置在一個單獨艙室內,測試端子(TEST + - )上的電流和信號端子(OUT +- )上電流一樣,電源通過信號端子接到變送器,千萬不要接到測試端子,否則會燒壞測試端子的二極管。

    4 結束語
            結合雷達液位計及液位傳感器檢定規程,以及聯系實際工作,可以認為雷達液位計是具備標準輸出值的液位傳感器,結構上是非常相似的,但是通過上述的研究發現它們之間差異性是非常大的,我們應加強對它們的分類了解,予以區分,用正確的方式方法去開展檢測工作,確保數據的可靠準確,讓它們在工業生產中發揮應有的質量控制、安全監控作用。

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