一般概念里, 我們測量設(shè)備的傾斜度是使用傾角傳感器進(jìn)行測量的, 在電子數(shù)字水平儀、醫(yī)療機械調(diào)平, 角度測量和監(jiān)視, 汽車、起重機械的傾斜角度測量等多個領(lǐng)域都使用這個方法。但是,在實際工作中,很多對水平傾角有要求的設(shè)備并沒有安裝測量裝置, 怎樣快速方便的測量設(shè)備傾角是自動化儀表人員面臨的問題。根據(jù)我們對液位測量方法的介紹,可以知道使用差壓變送器進(jìn)行傾角測量是液位測量方法的一種特殊利用, 是利用在我們建立的測量系統(tǒng)中液體在不同水平面產(chǎn)生壓力差, 利用差壓變送器測量此差值, 并使用數(shù)學(xué)計算換算成傾角的一種測量方法。
1 設(shè)備傾斜度的測量原理和數(shù)學(xué)推斷
測量系統(tǒng)的組成。為了更好的說明測量原理, 我們要先建立一個測量系統(tǒng)。整個測量系統(tǒng)由封裝有密度為r液體的環(huán)形管、與環(huán)形管相連接的差壓變送器、智能計算顯示三部分組成。應(yīng)用中,由于系統(tǒng)傾角變化引起液位變化, 利用變送器測量到液位變化引起的差壓變化, 通過把標(biāo)準(zhǔn)信號輸出到智能計算模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)運算, 完成了對設(shè)備傾斜度的測量。當(dāng)然, 如果設(shè)備的傾斜度可以調(diào)節(jié)的話, 我們把系統(tǒng)得出的傾角信號再傳送給相應(yīng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)就可以實現(xiàn)對設(shè)備傾斜度的控制調(diào)節(jié)。
數(shù)學(xué)推理的前提。(1)要求環(huán)形管垂直于水平面, 當(dāng)測量裝置未發(fā)生偏轉(zhuǎn)時的狀態(tài)如圖1 所示, 密封液柱h1 、h2 的高度一致,且等于環(huán)形管的半徑R0, 此時對差壓變送器調(diào)零;
(2)規(guī)定環(huán)形管逆時針偏角為正, 順時針偏角為負(fù), 重力垂線為0°,整個圓周分為Ⅰ ～ Ⅳ四個象限, 傾角角度用a 表示。當(dāng)-90°≤a ≤90°時, 傾角落在Ⅰ 、Ⅳ象限, 實際中傾斜一般不會超過180°,因此對90°<a<270°的情況不作討論。差壓變送器的高、低壓室用H 、L 區(qū)別。 傾角位于Ⅰ 、Ⅳ象限的推導(dǎo)。假設(shè)現(xiàn)在系統(tǒng)發(fā)生傾斜, 產(chǎn)生一個傾角, 可知知Dh 與直徑D 存在著正弦關(guān)系:
其中:■P -差壓變送器的檢測值, k -變換系數(shù), 是一個常數(shù), k =1/Dρg , 以上推論是在環(huán)形管逆時針偏轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行的, 可以證明:在環(huán)形管順時針偏轉(zhuǎn)的情況下推論同樣成立。
2 結(jié)束語
通過以上數(shù)學(xué)推論可知, 在-90°≤a ≤90°半周測量的范圍內(nèi), 通過差壓變送器測量出壓力差, 運用一定的運算手段就可以得出傾斜度。在現(xiàn)實工作中, 我們可以把此系統(tǒng)安裝在地衡、起重機吊臂等需要測量傾角的裝置上, 根據(jù)推算公式, 采用計算機或智能顯示儀表對測量得到的差壓信號進(jìn)行乘法和三角函數(shù)運算, 就可以得到結(jié)果, 快速有效的測量設(shè)備傾斜度。使用差壓變送器測量傾角, 原理簡單, 制造容易,價格低廉, 其不足之處在于測量范圍有限, 當(dāng)超出半周測量范圍后, 數(shù)學(xué)模型會發(fā)生變化。希望通過以上的論述,能給各位同行以啟示, 在各種儀表的使用中發(fā)現(xiàn)更多更好的測量手段, 為促進(jìn)我們自動化技術(shù)的發(fā)展做出努力。
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