В сосуд с жидкостью 1, уровень которой необходимо измерить, опущен электрод 2, покрытый изоляционным материалом. Электрод вместе со стенками сосуда образует цилиндрический конденсатор, ёмкость которого меняется при колебаниях уровня жидкости. Величина ёмкости измеряется электронным блоком 3, который затем даёт сигнал в блок 4, представляющий собой миллиамперметр, шкала которого проградуированна в процентах от 0 до 100.
В качестве электронного блока взят индикатор уровня электронный «ЭИУ-2».
Принцип работы индикатора уровня «ЭИУ-2», основан на измерении электрической ёмкости датчика при изменении уровня контролируемой среды вдоль оси датчика. Функциональная схема «ЭИУ-2» приведена на рисунке 26.
Измерение электрической ёмкости датчика производится с помощью индуктивно-емкостного моста, образованного трансформатором Т и конденсаторами С1¸С5, в одно из плеч которого включен датчик.
Рис. 26 — Схема лабораторной установки для измерения уровня
Измерительный мост питается от генератора G синусоидальных колебаний частотой 100 КГц, собранного на транзисторе по емкостной трёхточечной схеме с LC контуром в коллекторной цепи. При изменении уровня контролируемой среды вдоль оси датчика электрическая ёмкость его изменяется, равновесие моста нарушается и на выходе моста появляется напряжение, пропорциональное изменившемуся уровню. С выхода моста напряжение поступает на линейный усилитель У, состоящий из согласующего, усилительного и выходного каскадов, собранных на транзисторах с резестивно-емкостными связями между каскадами. В эмиттерную цепь выходного каскада включен амперметр. Одновременно с сопротивления R снимается выходной сигнал 0¸100 мВ. Элементами для настройки индикатора уровня являются конденсатор «установка 0» и потенциометр «установка 100%» (на схеме не указан), расположенные на верхней плате. Индикатор уровня рассчитан на диапазон изменения электрической ёмкости датчика 100–400 пФ, 100–700 пФ, 100–1300 пФ.
Стартовое положение
Стартовое положение прибора в данной лабораторной работе представлено на рисунке 27.
Рис. 27 — Внешний вид ёмкостного уровнемера в лаборатории.
Порядок действий
1. Включите прибор.
2. Вынимая датчик уровня из резервуара, записать значения уровня жидкости по показаниям прибора и образцовой линейки, жёстко связанной с датчиком.
Значения уровня для выполнения лабораторной работы:
1 группа — 10мм; 30мм; 70мм; 55мм; 85мм.
2 группа — 5мм; 25мм; 40мм; 70мм; 90мм.
3 группа — 15мм; 45мм; 75мм; 85мм; 95мм.
4 группа — 20мм; 50мм; 60мм; 75мм; 90мм.
5 группа — 35мм; 10мм; 65мм; 45мм; 85мм.
3. Поверку обратного хода производить в тех же точках, что и при прямом ходе.
4. Данные прямого и обратного хода занести в протокол.
5. Определить погрешности измерений и сделать вывод о необходимости настройки прибора.
Отчет по лабораторной работе должен содержать следующее:
1. Описание конструкции и принципа действия емкостных датчиков уровнемеров.
2. Описание принципа действия емкостного уровнемера.
3. Протокол поверки уровнемера.
4. Выводы о пригодности поверяемого прибора к дальнейшей эксплуатации (необходимости настройки прибора).
Таблица 10 — Протокол поверки уровнемера
| Поверяемое значение измеряемой величины hизм, мм | Действительное значение уровня | Погрешность поверяемого прибора в % нормирующего значения или в единицах измерения | Вариация В | ||||||
| при прямом ходе hизмпр мм | при обратном ходе hизмобр мм | прямой ход | обратный ход | ||||||
| D | d | g | D | d | g | ||||
Контрольные вопросы
1. Цель измерения уровня
2. Виды уровнемеров
3. Принцип действия емкостных уровнемеров
4. Типы датчиков емкостных уровнемеров
5. Виды погрешностей и оценка дальнейшей пригодности прибора к эксплуатации
6. Настройка емкостного уровнемера типа «ЭИУ-2».
Лабораторная работа № 8
«Изучение приборов для измерения концентрации водородных ионов»
Цель лабораторной работы
Изучение принципа действия и устройства лабораторного многопредельного рН-метра рН-673М. Изучение конструкции стеклянного, каломельного и хлорсеребряного электродов.