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三个方面探讨雷达液位计与流量传感器之间的差异性

作者: 来源: 发布时间:2017-06-30

摘 要:文章介绍了雷达液位计、液位传感器的差异性研究及注意事项。

1 前言
        在日常的工业生产过程中,我们发现雷达液位计及液位传感器是非常相似的工作用计量器具,都是用于监测液位并按照一定的规律将液位信号转换成可靠的输出信号(主要是电信号)的器件或装置。它们广泛应用于水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。通过对液位的实时监控,一方面能提高生产工艺水平,产品合格率得到保障;另一面对使用环境进行监控,避免安全事故的发生。

        由于雷达液位计与液位传感器的高度相似性,目前市场上发现雷达液位计、液位传感器混淆的状况,一些液位器件制造商将原本应是液位传感器的铭牌错误标注成
雷达液位计,从而给用户的选型以及计量检定机构工作的开展带来一定误区,因此针对雷达液位计及液位传感器差异性研究是非常必要的。

2 主要差异性研究
2. 1 结构原理不同

        雷达液位计结构原理:由感压单元、信号处理和转换单元组成,部分增加了显示单元,是将液位变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表,而且其输出信号与液位变量之间有一定的连续函数关系(简称线性关系)

        液位传感器结构原理:由液位敏感元件和信号处理单元组成,将液位变量按照一定的规律转换成可用的输出信号(输出电信号非标准信号)。

        差异性比较:从结构上分析,液位传感器比雷达液位计少了信号转换单元,因此液位传感器没有标准输出信号,输出信号可以是种类多样。目前市场上大部分雷达液位计标准输出信号为(4 ~20)mA、(1 ~5)V,液位传感器常见的电信号有(0 ~5)V、(0 ~10)V 等,其中液位传感器的铭牌标准输出信号不参与计算及判定。

        在检测过程中,如果雷达液位计输出信号为零,则可判定接线方式错误,因为接线正确且通电情况下,输出信号应是在(4 ~ 20)mA、(1 ~ 5)V 范围内,比如压变起始量程为 0 MPa 时,那么起始输出信号就应该为 4mA 附近。液位传感器在没有技术文件的指导下,若接线后信号值为零时,则无法判断是否进入工作状态,因此需多次尝试接线,且每次接线后需施加一定液位值,通过观察万用表的信号值是否发生改变,来判定接线方式是否正确。

        如果液位传感器与显示单元配套使用,便可视为数字液位计。

2. 2 准确度等级不同
        液位传感器准确度等级:0. 01 级、0. 02 级、0. 05 级、0. 1 级、0. 2 级/0. 25 级、0. 5 级、1. 0 级、1. 5 级、2. 0 级/2. 5 级、4. 0 级。

        雷达液位计准确度等级: 0. 05 级、0. 1 级、0. 2 级/0. 25 级、0. 5 级、1. 0 级、1. 5 级、2. 0 级、2. 5 级。

        差异性比较:液位传感器准确度等级优于雷达液位计,在等级划分上也更加宽泛。雷达液位计可视作液位传感器加上信号转换单元组成,在信号回路中,雷达液位计可等效为一只可变电阻,和电源、负载电阻(包括导线电阻)串联在一起。通过改变自身电阻使电路中的电流在(4 ~20)mA 范围变化,其电流在放大、补偿以及信号转换过程中存在一定的不确定性,因此降低了自身的准确性能。

2. 3 计算方式不同
        雷达液位计检定项目涉及外观、密封性、绝缘电阻、绝缘强度、基本误差、回差、静压影响(仅适用于差压变送器)。

        液位传感器检定项目涉及外观、密封性、绝缘电阻、绝缘强度、基本误差限、重复性、迟滞、线性、零点漂移、周期稳定性、静压影响(仅适用于差压传感器)、曲线符合度。

差异性比较:
        (1)雷达液位计检定以是否满足最大允差作为判定依据,最大允差以输出量程的百分数表示,即输出量程乘以压变等级,计算量小且数值固定。液位传感器检定以是否满足基本误差限作为判定依据,基本误差限同样以量程输出值的百分数表示,即校准满量程输出为工作特性所决定的最大输出和最小输出的代数差,依据 JJG 860-2015,液位传感器的工作直线可采用端点平移法或者最小二乘法,选用不同的工作直线计算得出的满量程输出值不同。

        (2)雷达液位计检定点基本误差为实际输出值减去理论输出值。液位传感器不具备理论输出值,基本误差由重复性和选定直线的系统误差组成,系统误差即检定点实际输出平均值与选用工作直线的差值,同样选用不同的工作直线计算得出的基本误差值也不同。

2. 4 调修方法不一致
        雷达液位计:(1)扩散硅式雷达液位计具备零位(Z)及满度(F 或 S)电位器,通过反复调整零位及满度,直至雷达液位计示值达到规定要求;(2)部分雷达液位计具备重置功能,找到零位按钮长按几秒,可恢复到初始状态;(3)通过手操器重新标定。

        液位传感器:绝大部分不能调修,需送原厂更换元件、重新标定。

3 其他注意事项

        (1)正确接线后,器件无信号输出。目前许多液位标准器集供电、数据采集于一身,但是实际供电电压比标称输出电压偏小,即所谓的“虚压”,这种情况下可以更换直流稳压电源即可解决问题。例如北京康斯特 273 智能数字液位校验仪,具备 24V 输出、测量液位值、读数记录、温度测量、开关测量等功能,当电量不足时,24V 输出电压值将会下降。

        (2)参照使用说明书接线后,器件无信号输出。例(左、右图):4 个接线端引出 4 根不同颜色导线红蓝黄白,但实际工人在组装过程中,接线端子引出的导线颜色对应关系混淆,这种情况下我们直接取下导线,直接在接线端子上接线测量。

        (3) 目前很多智能雷达液位计都具备 Hart 协议、BRAIN 协议、Profibus PA,可以通过手操器指令修改出厂量程,当我们发现实际数据与铭牌量程不符时,应与客户取得联系。另外,当发现多个检定点实测值减去标称值是个固定范围值时,应考虑该器件是否是绝压的。

        (4)雷达液位计的信号端子设置在一个单独舱室内,测试端子(TEST + - )上的电流和信号端子(OUT +- )上电流一样,电源通过信号端子接到变送器,千万不要接到测试端子,否则会烧坏测试端子的二极管。

4 结束语
        结合雷达液位计及液位传感器检定规程,以及联系实际工作,可以认为雷达液位计是具备标准输出值的液位传感器,结构上是非常相似的,但是通过上述的研究发现它们之间差异性是非常大的,我们应加强对它们的分类了解,予以区分,用正确的方式方法去开展检测工作,确保数据的可靠准确,让它们在工业生产中发挥应有的质量控制、安全监控作用。

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