Тепловой (термокондуктометрический) принцип

Принципоснован на отличие тепловых свойств веществ, образующих границы измеряемого размера. Применяется для измерения уровня жидких веществ и для обнаружения и определения дислокации различных объектов по их тепловому излучению.

Рис. 13.2. Тепловой уровнемер

На рис. 13.2 уровнемер (принцип действия которого основан на различии коэффициентов теплоотдачи от твердого тела к жидкости, газу или пару) содержит проволочный терморезистор 1 из материала с большим температурным коэффициентом электрического сопротивления (платина, медь…), длина которого соответствует максимальной высоте измеряемого уровня. Терморезистор выполняется в виде тонкой проволоки, натянутой по оси труб- ки 2 с отверстиями 3, обеспечивающими хорошее омывание терморезистора. Для уменьшения погрешностей измерения температуры и теплопроводности жидкости применяется терморезистор, находящийся у дна резервуара и постоянно погруженный в жидкость. Постоянная времени определяется теплоемкостью терморезистора, скоростью отрыва жидкости от проволоки и интенсивностью ее испарения.

Погрешности таких уровнемерах 0,5 - 1,5 %. Для уменьшения абсолютной погрешности применяются измерительные цепи с обратной связью.

Электрокондуктометрический принцип

Принцип основан на использовании различия между удельной электропроводностью сред, находящихся на разных сторонах границ, определяющих измеряемый размер. Принцип используется для измерения уровней электропроводящих жидких веществ, углов поворота, для определения толщины электропроводящих объектов при одностороннем доступе к ним (стенка корпуса корабля). Конструктивно он аналогичен тепловому (рис. 13.2). Принцип имеет невысокую точность.

Этим же принципом измеряется угол поворота или угол отклонения от вертикального направления с применением дифференциальных электролитических резистивных преобразователей [5].

Емкостной принцип

Основан на отличии диэлектрической проницаемости сред, находящихся на разных сторонах границ, определяющих измеряемый размер. Используется для измерения уровней жидких и сыпучих веществ, граница раздела жидкость – жидкость, и для измерения толщины диэлектрических пленок и листовых материалов в процессе их непрерывного производства.

Применяется для измерения уровня, толщины, угла поворота, перемещения, давления.

Магнитный принцип

Принцип применяется для измерения толщины ферромагнитных объектов, немагнитных покрытий на ферромагнитном основании при одностороннем доступе к измеряемому размеру. Используется в дефектоскопии для обнаружения и локализации дефектов (трещин, раковин, осколков).

Преобраователь (рис. 13.3) содержит симметричный магнитопровод 1 с двумя воздушными зазорами 2 и 4, в которых размещены преобразователи Холла [5] ПХ1 и ПХ2. Магнитное поле в воздушных зазорах создается с помощью постоянного магнита NS или стабильным постоянным током I₀, протекающим по обмотке 3 (ω₁). При отсутствии исследуемого объекта 6 вследствие симметрии магнитопровода значения магнитной индукции В₁ и В₂ в воздушных зазорах 2 и 4 равны и ток I_ур в уравновешивающей обмотке 5 (ω₂), пропорциональный измеряемой толщине, равен нулю. При шунтировании зазора магнитопровода ферромагнитным объектом 6 магнитная индукция В₁ увеличивается, а В₂ уменьшается, в результате чего в уравновешивающей обмотке возникает ток I_ур, создающий магнитодвижущую силу, которая восстанавливает равенство значений В₁ и В₂.

Рис. 13.3. Схематическое устройство толщиномера

Применение принципа обеспечивает уменьшение погрешности линейности и зависимость показаний от магнитной проницаемости материала исследуемого объекта.