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仪表自动化基础知识
第一节 现场仪表
一、压力表
（一）概述
压力表是石油化工最常用的压力检测仪表，按精度等级分可以分为普通压力表和精密压力表，0.6级以上的为精密压力表，0.6级以下的为普通压力表；按材质可分为普通弹簧管压力表和全不锈钢压力弹簧管压力表；根据使用的场合不同可以分为普通压力表和耐震压力表等。
（二）工作原理
压力表弹簧管在压力和真空作用下，产生弹性变形引起管端位移，其位移通过机械传动机构进行放大，传递给指示装置，再由指针在刻有法定计量单位的分度盘上指出被测压力或真空量值。
（三）使用中注意事项
1、在测量范围内,示值误差,不应大于允许误差,（允许误差 =±精度×量程％ ）。
2、在测量范围内，回程误差应不大于允许误差绝对值。
3、轻敲位移，轻敲表壳后,指针示值变动量应不大允许误差绝对值的1/2。
4、外观
压力表的零部件装配应牢固,无松动现象。
压力表安全孔上应有防尘装置，当发现防尘橡胶盖脱落时要重新安好。
压力表按其所测量介质不同,在压力表上应有下表中规定的色标,并注名特殊介质的名称.氧气表还必须标有红色“禁油”字样.
测压介质
色标颜色
氧
天蓝色
氢
深绿色
氨
黄色
氯
褐色
乙炔
白色
其它可燃性气体
红色
其它惰性气体或液体
黑色

玻璃应无色透明,不应有妨碍读数的缺陷和损伤。
分度盘应平整光洁,各标志应清晰可辨。
巡检中发现压力表有渗漏情况，应关闭压力表根部阀，汇报处理。
二、双金属温度计
（一）结构特点
双金属温度计是工业上测量温度常用的现场一次表，具有适应范围广、结构简单、安装方便等特点。由指针、刻度盘、表壳、指针轴、感温元件、保护管组成。可分为1.0、1.5、2.0、2.5、4.0五个精度等级。使用的双金属温度计主要为1.0级、1.5级两种，安装在流量计撬座、储油罐、部分油管线、输油泵轴润滑油箱等位置，用于测量相应位置的油品温度。
（二）原理
双金属温度计用膨胀系数不同的两种金属片牢固结合在一起组成感温元件,一般绕制成螺旋形,其一端固定,另一端装有指针.但温度变化时,感温元件曲率发生变化，自由端旋转，带动指针在刻度盘上指示温度数值。
（三）双金属温度计使用中注意事项
1，温度计个部件装配要牢固，不得松动，不得有锈蚀，保护应牢固、均匀和光洁。
2，温度计表头的玻璃要保持干净，以免防碍正确读数。
3，温度计刻度盘上的刻线、数字和其他标志应完整、清晰。
4，温度计指针与刻度盘面间的距离应不大于5mm,但也不应触及刻度盘，对于可调角双金属温度计该项检查应在从轴项位置到径项位置的全过程中进行。
5，温度计安装套管内要加变压器油，以确保测量准确。
三、伺服液位计
（一）概述
储油罐液位测量主要选用了E+H公司生产的Proservo NMS 53X伺服液位计系统。其原理是基于浮子排量的测量原理。通过伺服电机的控制较小体积的浮子可精确地测出液体的液位，测量精度±0.7mm；通过Rackbus RS485传输信号,传输距离1200m；通过ZA672MODBUS网络连接器实现与上位机通信;供电电源24VDC 。
（二） 组成
Proservo NMS 53X伺服液位计系统由NMS5伺服液位计、NRF560罐旁指示仪及NMT536平均温度计三部分组成。
1、NMS5伺服液位计安装在罐顶部,进行液位测量,主要由防暴外壳、外轮、鼓内轮鼓、伺服电机、钢丝、浮子、CPU控制主板、LCD显示板组成。
2、NMT536平均温度计安装在罐顶伺服液位计旁，由测量探头和变送单元组成。测量探头由16m左右柔性不锈钢套管和5个均匀分布的A级铂电阻构成。
3、NRF560罐旁指示仪安装在罐旁，实现方便就地显示与操作，NRF560可显示各种参数以及对伺服液位计的控制操作。
下面的图为伺服液位计安装图例，

（三）伺服液位计测量原理
磁性材质轮鼓的转动由磁场耦合的力矩驱动,且内外轮鼓完全隔离.外轮鼓缠绕着钢丝,内轮鼓与伺服电机相连.当内轮鼓转动,由于磁场引力和耦合力矩的作用,引起外轮鼓的传动,从而使整体运转.悬挂在钢丝上的浮子的重量,在外轮鼓上产生一个力矩,并引起磁通量变化.这种内外轮鼓之间的磁通量变化,被安装在内磁轮鼓的电磁转换器检测到.磁通量的变化量产生的电压驱动伺服电机转动,使其达到平衡.当浮子向下运动并接触到液面时,由于浮力的作用,使浮子作用于钢丝上的张力减小,由此引起磁场耦合力矩的变化,该变化被两个带有温度补偿的霍尔检测单元检测到.被检测到的信号——浮子所处的位置信号被送入伺服电机的控制电路.当液位上升或下降,浮子的平衡位置由伺浮电机调整,外轮周长和转动圈数就可以精确得到液位值。
（四）相关性能参数
液位测量：16m
精度：±0.7mm
输出信号：RS485
供电电源：24VDC
环境温度：-20℃--60℃
防护等级：IP67
（三） 操作

键
功能
E

进入编成矩阵（触摸键超过3秒）
回到HOME状态（触摸键超过3秒）
在功能键上横向移动来选择功能
保存参数或访问代码

纵向移动来选择功能组
选择或设置参数
设置访问代码

简单校准
当发现液位计测量液位不准时，一般使用更改罐高设置的方法来调校液位计。
方法如下：
选择静态矩阵“MORE FUNCTION”（更多功能）→“MATRX OF”（矩阵选择）→“CALIBRATION”（校准）→“TANK HEIGHT”（罐高）→按“﹢”“﹣”键调整罐高 → 按“E”确定
（四）信号传输方式
平均温度计、罐磅指示仪与伺服液位之间采用HART通讯方式传输信号。伺服液位通过RACKBUS RS485通讯方式传输信号，信号传到站控后，经ZA672网络连接器转换成RS232方式，再通过TSP9254转换器将RS232转换成MODBUS RS485 方式，通过MODBUS数据总线到上位机。
（五）日常维护
伺服液位计系统的日常维护主要是检查安装在大罐上的伺服液位计读数是否正常，每日进行人工检尺，与伺服液位计表头的读数进行对照，看是否有大的差距等；定期检查罐旁指示仪的读数是否正常；定期检查平均温度计的读数是否正常；伺服液位计系统框图是否正常；伺服液位计系统的通讯系统是否正常，是否能正常刷新数据以及站控机上的数据是否刷新和读数是否准确等。若有发现不正常的，及时采取必要措施并与技术人员取得联系，及时给予修复，避免影响正常的生产运行。
四、超声波流量计
（1）结构组成
选用的是美国康乐创公司生产的1010N系列固定式双超声道声波流量计，它主要是由换能器和流量计算机两部分组成，换能器捆绑安装在输油管道上，流量计算机安装在站控室墙壁上，换能器和流量计之间采用导线连接。换能器将电信号转换成超声波信号；流量计算机用于输入、检测并编辑现场数据、显示图形、记录数据和进行流量累加。

图为 四声道固定夹装式超声波流量计
（二）工作原理
捆绑在输油管道上的一对换能器同时接收从流量计算机传递的固定频率电压脉冲信号，换能器将电压信号转换成振动信号，振动产生超声波。上游换能器产生的超声波信号经管道内流体传递给下游换能器，下游换能器产生的超声波信号也同样也传递给上游换能器，受流体流速影响，下游换能器接收到超声波信号的时间要小于上游换能器接收到超声波信号的时间，流量计算机根据上下游换能器接收超声波信号的时间差、换能器之间的距离、管线的截面积就可也大概算出管线内的流体的流量，再结合流体的密度，粘度，管道壁厚等参数就可以精确的测出管道内流体的瞬时流量。
上游换能器器
下游换能器

（ 图中两组箭头表示超声波的声程）
两组换能器分别测出一个瞬间体积流量，分别在流量计算机上显示；还有一个流量显示值是二者的平均值，一般我们看的都是这个瞬时平均体积流量值。
（三）相关性能参数
型号：1010DV。
精度等级：5‰。
9—36伏DC电源或115/230伏AC电源。
输出信号：4—20mA、0—10VDC 、RS 232数据输出。
双声道系统。
具有温度检测功能。
可检测流体的界面。
现场报警：空管、反向、液体的含气量、低流量、操作事故。
（四）操作方法
按键
用途和功能
MENU
打开安装菜单
ENT
存储数据或确定选项
LEF、RIGHT ARROWS
菜单导向键、根据需要移动光标
UP、DOWN ARROWS
上/下移动光标、可以上下滚动选项清单或图形显示屏幕
CLK
清除键用于清除数据或重新选项
HELP
对多数的菜单提供在线帮助
NUMBERS 0-9
用于键入数据
DECIMAL POINT
用于小数点输入
MATHOPERATORS
允许在数字录入单元格内进行四则运算
“F”KEYS1-3
累计流量控制和特殊功能键
F4 KEY
小心：系统重新设置键（在开机状态）
CTL ＆ ALT
功能转换键
DATA LOG
即时存储功能
PLUS/MIUS[+/－]
改变数据的正负号
流量计算机操作面板上的上、下箭头可以切换和选折两组探头测得的瞬时体积流量值，或者是两者的平均瞬时体积流量值。而左、右箭头、回车及其他操作键可以配置或更改管道的管径、壁厚、密度、粘度等参数，也可以调整流量计算机的零点、量程等。
（四）日常维护
1，超声波流量计的日常维护主要是检查捆绑在管道上的探头是否有松动、移位、脱落或损坏等。
2，按 键查看流量计算机上的瞬时体积流量、累积体积流量和VS、ALC、AER 三个参数值：
VS：为超声波声速，柴油界面在1380 左右、 汽油界面大于1200左右为正常
ALC：信号强度大于30为正常，小于30换能器出现问题
AER：为气泡数 一般气泡数10以下个为正常。
3， 累计量清零：按F3+1键可以将累计量清零。
4， 当发现站控机上流量显示显示不正常时，应和超声波流量计算机对照，分析原因，如无法处理要与技术人员取得联系，及时给予修复，避免影响正常的生产运行。
（五）简单调校
1，零点调整
当管道内流体满管且流速为零时用此方法调零
MENU pick/install RIGHT ARROWS install path
“1”、“2”选择“1” 按ENT Zero Flow Adjust
RIGHT ARROWS Auto Zero ENT
当通道“1”自动调零完成后做通道“2”
2，调校流量
Kc=（V实－V测）/ V测×100％
MENU Data Span/Set/Cal RIGHT ARROWS
Calibrate Flow rate RIGHT ARROWS Kc
ENT 输入“Kc” 值 ENT 。
五、PLC机柜
（一）PLC系统概述
站控系统采用AB公司Controllogix系列PLC（Programmable Logical Controller-可编程控制器）。PLC系统采集站场工艺参数和设备状态，将采集到的现场数据通过乙太网（ETHERNET）传送给上位机，接受上位机命令，按预先编好的程序对现场工艺设备进行调节控制。PLC机架与机架之间通信是通过COTROLNET进行的。所有站控PLC设备均采用A网和B网双网冗余，其中一个节点出现故障不影响其它的节点，并且出现故障的节点会自动使用另一个备用网进行通讯，PLC的CPU也是双机热备互为冗余，当主CPU出现问题时会立即切换到备用CPU运行，进一步提高了PLC系统的可靠性。
（二）PLC系统硬件组成
所用到PLC的硬件，包括PLC机架、机架电源、CPU模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、RTD模块、数字量输入模块、数字量输出模块，以太网模块、控制网模块。
（三）日常维护
AB
power

Allen Bradley
LPC电源
ControlNet

A B
CPU
热备摸板
控制网模块
Logix555
Run I/O

FORCE RS23

BAT OK

RUN RME PROC
REDUNDANGMODULE
PRIM

1、 PLC正常运行指示灯状态
（1）、主CPU “RUN”灯亮 “I/O”灯亮 “OK”灯亮，备用CPU “RUN”灯亮
“OK”灯亮；
（2）、主CPU热备模板显示“PRIM”，备用CPU 热备模板显示“SYNC”；
（3），网卡模块、I/O模块的“OK”指示灯没有黄色或红色故障报警。
2、常见故障现象及处理
（1）PLC热备双CPU不同步故障。
正常时主CPU热备模板显示“PRIM”，备用CPU热备摸板显示“SYNC”，当主备CPU不同步时，备用CPU热备摸板会显示“DISQ”。处理方法：如果主CPU工作正常，可采用关断备用CPU电源，重新上电，一般情况下故障能够排除。
（2）CPU的“OK”指示灯出现红色故障报警。
正常时CPU的“OK”指示灯为绿色，CPU出现故障时“OK”指示灯为红色。处理方法：如果另台CPU处于主用状态，且无故障报警，可将故障CPU断电，重新上电，一般情况下故障能够排除。
（3）、CPU电池（BAT）指示灯报警。
正常时电池（BAT）指示灯不亮，当电池电压低时电池（BAT）指示灯会亮，电池电压低会引起程序丢失。处理方法：这时要通知检测中心维护人员更换电池。
（4） 、乙太网卡（ETHERNET）故障。
正常时乙太网卡（ETHERNET）的“RXT”、“TXD”、“OK”指示灯亮为绿色，当“OK”指示灯为红色时，说明乙太网卡出现问题，应通知检测中心维护人员处理，一般采用热插拔方式处理。
（5）DI、DO摸板OK指示灯红色报警。
正常时DI、DO摸板OK指示灯绿色，当某一通道对地短路、接错线等问题时会出现“OK”灯红色报警。处理方法：应通知检测中心维护人员处理。
（6）PLC机柜24VDC直流电源模块故障。
PLC 24VDC直流电源，为OMRON的S8TS-66024电源模块，输入电压100-240VAC，输出电压为24VDC。双电源互备。正常时电源模块“DC ON”的绿色指示灯亮，当电源模块损坏时，“DC ON”指示灯灭。当输出电压偏低时“DC LOW”红色指示灯亮。

第二节 远传仪表

一、压力变送器
（一）、安装位置和作用
主要安装在进出站管线、输油泵进出口、分输管线。用于检测被测管线内压力，将测得的值进行远传及现场显示，远传压力信号用于站控机显示及参与工艺控制和控制保护。
（二）、性能参数
型号：7MF40331G1T1A1T
精度：0。001
量程：1MPa，2 MPa，4 MPa，6 MPa，10 MPa，12 MPa，16 MPa等
（三）、结构原理
1，结构
压变主要有传感器、信号放大器、模-数转换器、微处理器、数-模转换器、操作键、显示屏等几部分组成。

2，原理
传感器产生的信号被信号放大器放大后，经模-数转换器转换成数字信号，在微处理器中经线性和温度校正后，在经数-模转换器转换成直流4-20mA输出信号。涉及测量元件的电子数据和变送器功能参数数据都被存储在两个EEPROM中，通过3个输入调整键直接在测量点进行参数调整。也可以在数字显示中读取测量结果、故障信息和工作方式。
（四）接线

＋ －
PLC
AI板

24VDC
4—20mA
防雷击端子
压变

压变采用二线制接线方式，由PLC柜内24VDC直流电源提供工作电压,输出4—20mA信号经防雷端子接到PLCD模拟输入板（AI板）。
（五）操作方法
在压力变送器的顶部有一个标牌，取下标牌，有三个按键，利用这三个按键可以调整压力变送器的零点、量程，切换变送器的输出状态和显示值等内容。

按照以下步骤使用输入调整键，设定仪表零点输出电流为4mA，量程时为20mA。
设定零点方法：
给定参考压力
设定方式为2
用上、下箭头设定零点到4mA
按M键存入；
设定量程方法：
给定参考压力
设定方式为3
用上、下箭头设定量程到20mA
按M键存入。
（六）日常维护
1、巡检时要注意检查压变引压管有无渗漏情况；现场指示值与站控机上的显示值是否一致。
2、当发现压变引压管出现轻度渗漏时，关闭压变根部阀前要和调度联系，采取相应保护措施，因为有些压变的测量值参与了工艺调节控制，在受控设备运行时，关闭些压变的根部阀会引起误动作，引起事故。
3、当发现压变测量值不准，很有可能是引压管内有空气或根部阀没有打开。
4、当发现压变就地值和远传值都没有显示时，很有可能是防雷击端子损坏或接线松动。
二、温度变送器
（一）概述
主要安装在质量流量计撬座上以及阀室的输油管线上，用以测量质量流量计撬座以及阀室的输油管线的油品温度值，温度变送器一般都是垂直安装在输油管线上。
相关性能参数是：
型号：3144D1E9M5G1T1C4X1Q4
精度：±0.02％量程±0.1℃
量程：-10----50℃； -10---100℃
环境温度：-40—85℃
输出：4—20mA和HART信号
电源：12—42.4Vdc
传感器：PT100，A级，四线制
（二）组成及接线器由变送模板、检测模板以及模拟量输出模板等组成，通过后面的接线板将4—20毫安的模拟量信号接到PLC机柜上，再通过转换在站控机上显示各个被测的温度参数值

50电阻

温变
安全栅
Pt
24VDC
S500

温变接线图

（三）校验及量程修改

温变
FLUKS744

1、校验
MEASUES
。。。。。。mA
将温度变送器从安装管线上拆下来，按上图将FLUKE与温变连接好。打开FLUKE电源→按MEAS/SOURCE键，选择“SOURCE”→按TC/RTD键两次→按▽键，选择“Pt100(385)”→按SETUP键→按ENTER键→按▽键，选择“24VDC”→按ENT ER键→按DONE键→按MEAS/SOURCE键，选择“MEAS”→按mA键→按MEAS/SOURCE键，这FLUKE屏幕显示→
SOURCE
。。。。。。℃

输入温度值将温变显示与FLUKE对比，进行温度变送器校验。
2、温变量程修改
按HART键→SET键，选择“basic”→按ENTER，选择“下限”或“上限”输入要更该的数值，按ENTER键→按SEND键→按DONE键退出，更改完成。
（四） 日常应用
1、正常时温变就地显示温度和电流两种参数，现场显示的温度值和站控室显示温度值一致。
2、当温变出现就地和远传都没有显示故障时，是由以下几种原因造成的：
温变损坏 、 保险熔断 、 安全栅损坏 、 接线松动。
3、当温变出现远传值不准故障时，是由以下几种原因造成的
量程设置不对、接线端子出现轻微漏电。
4、温变要定期校验，安装套管内要填加变压器油。

现在的测振仪一般都采用压电式的，结构形式大致有二种：① 压缩式；② 剪切式，其原理是利用石英晶体和人工极化陶瓷（PZT）的压电效应设计而成。当石英晶体或人工极化陶瓷受到机械应力作用时，其表面就产生电荷，所形成的电荷密度的大小与所施加的机械应力的大小成严格的线性关系。同时，所受的机械应力在敏感质量一定的情况下与加速度值成正比。在一定的条件下，压电晶体受力后产生的电荷与所感受的加速度值成正比。产生的电荷经过电荷放大器及其它运算处理后输出就是我们所需要的数据了
Q＝dij·F＝dij·m a
式中： Q ── 压电晶体输出的电荷
dij ── 压电晶体的二阶压电张量
m ── 加速度的敏感质量
a ── 所受的振动加速度值
　'.
压电加速度计承受单位振动加速度值输出电荷量的多少，称其电荷灵敏度，单位为pC/ms-2或pC/g（1g = 9.8ms-2）。
压电加速度计实质上相当于一个电荷源和一只电容器，通过等效电路简化以后，则可换算出加速度计的电压灵敏度为
Sv = SQ/Ca
Sv ── 加速度计的电压灵敏度 mV/ms-2
SQ ── 加速度计的电荷灵敏度 pC/ms-2
Ca ── 加速度计的电容量
压电式速度传感器,它是通过在压电式加速度传感器上加一个积分电路,通过将加速度信号积一次分,可以得到振动的速度值!
1.    雷达液位计的测量原理
雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下：
D=CT/2
式中 D——雷达液位计到液面的距离
        C——光速
        T——电磁波运行时间
雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。
在实际运用中，雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，精确度高，适用范围更广。
VEGAPULS雷达液位计采用脉冲微波技术，其天线系统发射出频率为6.3GHz、持续时间为0.8ns的脉冲波束，接着暂停278ns，在脉冲发射暂停期间，天线系统将作为接收器，接收反射波，同时进行回波图像数据处理，给出指示和电信号。
2.    雷达液位计的特点
(1)雷达液位计采用一体化设计，无可动部件，不存在机械磨损，使用寿命长。
(2)雷达液位计测量时发出的电磁波能够穿过真空，不需要传输媒介，具有不受大气、蒸气、槽内挥发雾影响的特点，能用于挥发的介质如粗苯的液位测量。
(3)雷达液位计几乎能用于所有液体的液位测量。电磁波在液位表面反射时，信号会衰减，当信号衰减过小时，会导致雷达液位计无法测到足够的电磁波信号。导电介质能很好地反射电磁波，对VEGAPULS雷达液位计，甚至微导电的物质也能够反射足够的电磁波。介电常数大于1.5的非导电介质(空气的介电常数为1.0)也能够保证足够的反射波，介电常数越大，反射信号越强。在实际应用中，几乎所有的介质都能反射足够的反射波。
(4)采用非接触式测量，不受槽内液体的密度、浓度等物理特性的影响。
(5)测量范围大，最大的测量范围可达0~35m，可用于高温、高压的液位测量。
(6)天线等关键部件采用高质量的材料，抗腐蚀能力强，能适应腐蚀性很强的环境。
(7)功能丰富，具有虚假波的学习功能。输入液面的实际液位，软件能自动地标识出液面到天线的虚假回波，排除这些波的干扰。
(8)参数设定方便，可用液位计上的简易操作键进行设定，也可用HART协议的手操器或装有VEGA Visual Operating软件的 PC机在远程或直接接在液位计的通信端进行设定，十分方便。
3.    雷达液位计安装的注意事项
雷达液位计能否正确测量，依赖于反射波的信号。如果在所选择安装的位置，液面不能将电磁波反射回雷达天线或在信号波的范围内有干扰物反射干扰波给雷达液位计，雷达液位计都不能正确反映实际液位。因此，合理选择安装位置对雷达液位计十分重要，在安装时应注意以下几点：
(1)雷达液位计天线的轴线应与液位的反射表面垂直。
(2)槽内的搅拌阀、槽壁的黏附物和阶梯等物体，如果在雷达液位计的信号范围内，会产生干扰的反射波，影响液位测量。在安装时要选择合适的安装位置，以避免这些因素的干扰。
(3)喇叭型的雷达液位计的喇叭口要超过安装孔的内表面一定的距离(>10mm)。棒式液位计的天线要伸出安装孔，安装孔的长度不能超过100mm。对于圆型或椭圆型的容器，应装在离中心为1/2R(R为容器半径)距离的位置，不可装在圆型或椭圆型的容器顶的中心处，否则雷达波在容器壁的多重反射后，汇集于容器顶的中心处，形成很强的干扰波，会影响准确测量。
(4)对液位波动较大的容器的液位测量，可采用附带旁通管的液位计，以减少液位波动的影响。
安装完毕以后，可以用装有VEGA Visual Operating软件的 PC机观察反射波曲线图，来判断液位计安装是否恰当，如不恰当，则进一步调整安装位置，直到满意为止。
在我公司的贮槽中，最初我们选择雷达液位计安装于离槽壁大约300mm的位置，用PC机观察反射波曲线图如图2a所示，在反射波前有一很强的干扰波，造成这种干扰波的主要原因可能是槽壁上的积垢。为避免这些因素的影响，我们选择在距天线和支撑柱距离各为1000mm的位置如图1b所示，用装有VEGA Visual Operating软件的 PC机观察反射波曲线图如图2b所示，降低了干扰波的强度，有效地去除了干扰波的影响。
对于有些安装位置无法避免的干扰波如图2b的干扰波，还可利用VEGAPULS 雷达液位计识别虚假波的功能，液位计能根据实际液位标识出干扰反射波，并存于雷达液位计的内部数据库，使雷达液位计在数据处理时能识别这些干扰波，去除这些干扰反射波的影响，保证测量的准确性。
4.    雷达液位计的维护
雷达液位计主要由电子元件和天线构成，无可动部件，在使用中的故障极少。使用中偶尔遇到的问题是，贮槽中有些易挥发的有机物会在雷达液位计的喇叭口或天线上结晶，对它们只要定期检查和清理即可，维护量少。
在日常维护中，可以用 PC机(装有VEGA Visual Operating软件)远程观察反射波曲线图，对于后来可能新产生的干扰波，可以利用液位计有识别虚假波的功能，除去这些干扰反射波的影响，保证准确测量

SFUPM100磁致伸缩式液位计是一种可进行连续液位、界面测量，并提供用于监视和控制的模拟信号输出的极高精度的测量仪表。独特的压磁传感器比传统的簧片发讯器的感应分辨率提高10倍以上。
  SFUPM100基本结构包括装有信号处理的电子转换部件和装在不锈钢管内或非磁性材料管内的感应电子元件。仪表可以整体安装在罐的顶部或通过罐侧引出管安装在它的上部。感应电子元件可以测出由于液位变化而使磁性浮子上升或下降的位置；而由电子转换部件经微处理器处理成二线制模拟信号输出。因为装有电子部件的壳体安装在传感器管的末端并具有特殊的装配结构形式可在高温下应用。
  SFUPM100输出标准的二线制4～2omA信号，用户很容易通过仪表上的三个按钮在现场调校液位实际的测量范围。智能化的变送器被设计成很容易使用和校验。
功能介绍
●叫连续测量储罐液位或界面
●采用了最先进的磁致伸缩原理
●测量精度极高，其误差仅为全量程的0.01％，最大误差不超过1.27mm
●可在高温、高压下工作。最高温度可选择到250℃，最大压力可选择到20.4MPa
●具有本安、隔爆性能，适于在易燃、易爆场所使用
●输出标准的4～2omA信号，带Hart协议通讯
●具有可选择的温度信号输出功能
●在罐顶或罐侧安装，共整体化的安装方式极其方便、简单。
现场调校其容易
技术参数
●电子变送器
壳体：隔爆型铸铝外壳，含1/2"NPT螺纹接头和出线接头
重复性：全量程的0.005％，最大不超过0.38mm
非线性：全量程的0.01％，最大不超过0.9mm
精度：全量程的0.01%，最大不超过1.27mm
电源：10.5～36VDC
极性保护：二极管串联在口路里
输出:标准的4～20mA，可用SPAN和ZERO在现场手动调校
阻尼：可用按扭在现场调整，可调范围0.1～36秒
工作温度：-40～65℃
相对湿度： ≤85%
●传感器管
材料：316SS不锈钢 20#合金钢
      哈氏合金 聚四氟乙烯和电镀选件
工作温度：－40～65℃，选用／HHT可达到250℃
最高工作压力：标准的在148℃下可达6.5MPa选用／HHP可达到20.4MPa
测量范围：0.3-20米
安装:标准的3/4"NPT可压紧缧纹接头
防爆等级： FM，Canadian标准
      选用／FP柔性缆／TMP温度除外：
      危险区域：CLⅠ, DIVl,GRPs B,C,D,
      CLll，DIv1，CRPS E，F，G，
      CLmⅢ
｜    选用/T，MP温度输出除外：
      本安防爆:CL！＇DIV1＇GRPS A，B，C，D，
             cL lI， DIv l， GRPS E＇ F，C，
             cLⅢ一NEMA 4XCenclec标准
   ｜         选锊／Fpfn｀FP1＊a忙鲢除外
          一隔爆型：Zonf 1，2EEx dll BT5
          一本安型：ZONE 0,1,2EEx ibIICT1－6
●LPM100x字显示仪可与SFUPM100磁致伸缩式液位计配合使用，以达到就地或在控制室进行操作、显示。它从标准的 4－2omA电流环中提供电源,其最大压降为2.5V，3/4＂大的数字显示可从很远的地方观看到。
技术数据
输入： 4～20mA
电压降:最大2.5VDC
保护:正向250mA  反向0.5A
精度：满刻度的±0.1％
最低操作温度：o℃
最高操作温度：60℃
防爆类型：隔爆型CL1，DIV1，GROUPS B，C，D
连接： 3/4"NPT

结构和原理
∪PM100磁致伸缩式液位计是基于磁致伸缩原理而设计的。共工作原理是：在一非磁性传感管内装有一根每秒发出10个脉冲信号的磁致伸缩线，由磁性浮子产生的磁场和电流脉冲间的相互作用，在磁致伸缩线上产生一个扭应力波，这个扭应力波以巳知的速度从磁性浮子的位置沿磁致伸缩线向两端传送。具有独特的压磁感应元件组装在发送器里，它将收到的机械扭应力转变成返回电脉冲。含有微处理器的电子装置可测量出起始脉冲和返回脉冲问的时间间隔，并将其转换成与被测液位成比例的4-20mA信号进行输出。
安装和使用
SFUPM100变送器提供了一个隔爆式外壳,标准式的3/4"NPT可压紧式螺纹接头或法兰安装在罐顶上和通过引出管安装在罐侧.变送器外壳上提供一个1/2"NPT的出纹螺纹接头.仪表要求用标准导线管安装.不同的浮子类型适于不同的工艺条件.
1、在罐顶部安装
2、在罐侧安装
3、测量界面

磁致伸缩液位计工作原理

     液位变送器由三个主要部分组成。外管部分是耐腐蚀，耐工业恶劣环境的产品材料。变送器的核心部分是最内核的波导管，它是由一定的磁致伸缩物质构成。变送器的电子部分产生一个低电流的询问脉冲，该脉冲同时产生一个磁场，并沿波导管向下传播。当该磁场和波导管上的浮子内的永磁体所产生的磁场相交时，就会产生一个应变脉冲，或叫波导扭曲。应变脉冲沿波导管返回并被电子单元所接收，通过精确测量询问脉冲和返回脉冲之间的时间间隔，可获得高精度、高重复性的液位值。

液位变送器由三个主要部分组成。外管部分是耐腐蚀，耐工业恶劣环境的产品材料。变送器的核心部分是最内核的波导管，它是由一定的磁致伸缩物质构成。变送器的电子部分产生一个低电流的询问脉冲，该脉冲同时产生一个磁场，并沿波导管向下传播。当该磁场和波导管上的浮子内的永磁体所产生的磁场相交时，就会产生一个应变脉冲，或叫波导扭曲。应变脉冲沿波导管返回并被电子单元所接收，通过精确测量询问脉冲和返回脉冲之间的时间间隔，可获得高精度、高重复性的液位值。

时差法超声波流量计的原理和设计

1 引言
超声波用于气体和流体的流速测量有许多优点。和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。近年来，由于电子技术的发展，电子元气件的成本大幅度下降，使得超声波流量仪表的制造成本大大降低，超声波流量计也开始普及起来。经常有读者回询问有关超声波流量测量方面的问题。作为普及，我们将陆续撰写一些专题文章，来介绍一些相关知识，以便推广和普及超声波流量技术的普及和提高。本文主要介绍目前最为常用的测量方法：时差法超声波流量计的原理和设计。

2 时差法超声波流量计的原理
时差法超声波流量计（Transit Time Ultrasonic Flowmeter）其工作原理如图1所示。他是利用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺溜和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，在通过流速来计算流量的一种间接测量方法。

图1 时差法超声波流量测量原理示意图

图1中有两个超声波换能器：顺流换能器和逆流换能器，两只换能器分别安装在流体管线的两侧并相距一定距离，管线的内直径为D，超声波行走的路径长度为L,超声波顺流速度为tu,逆流速度为td,超声波的传播方向与流体的流动方向加角为θ。由于流体流动的原因，是超声波顺流传播L长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短，其时间差可用下式表示：

其中：c是超声波在非流动介质中的声速，V是流体介质的流动速度，tu和td之间的差为：

式中X是两个换能器在管线方向上的间距。
为了简化，我们假设，流体的流速和超声波在介质中的速度相比是个小量。即：

上式可简化为：

也就是流体的流速为：

由此可见，流体的流速与超声波顺流和逆流传播的时间差成正比。
流量Q可以表示为：

3 时差法超声波流量计的设计
图2是我们设计的超声波流量计的原理框图。图中主要有两个超声波发射单元、一个时间测量单元和一个控制器。他们共同来完成超声波的发射、接受和时间差的测量等工作。其他的外围单元主要是为了测量仪表的参数设定、测量数据的输出、显示和传送等功能，可参考相关资料，这里不作介绍。

图2 超声波流量计的电原理框图

4 结语
时差法超声波流量计的换能器安装方式可以有多种。常见的有外加式和管段式，也有介入式，比如家用煤气表一般可采用介入式。无论何种安装方式其原理大同小异。比如介入式就是取上面公式中的θ=0。
超声波波用于流体的测量还有其他几种基于不同原理的测量方法：多卜勒频移法、相位差法和相关法等等，各有优缺点，可根据不同的使用条件和计量精度等因素加以选取。
随着电子技术的迅速发展、超声波技术的普及以及产品成本的降低和可靠性的提高，我们相信，超声波流量仪表将成为流体计量中最为普遍采用的手段。

参考文献：
科氏力质量流量计的工作原理和典型结构特性
中国计量研究院流量室 李旭
一、 工作原理
　　如图一所示，截取一根支管，流体在其内以速度V从A流向B，将此管置于以角速度ω旋转的系统中。设旋转轴为X，与管的交点为O，由于管内流体质点在轴向以速度V、在径向以角速度ω运动，此时流体质点受到一个切向科氏力Fc。这个力作用在测量管上