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1、实验3敞口容器的液位测量实验项目编码：60561004实验项目时数：2实验项目类型：综合性（） 设计性（）验证性（）一、实验目的在化工仪表及自动化课程中，液位测量是教学中的重点内容之一，其中一种常用的测量方法是通过测量液体底部某点压力或底部和顶部两点压差而得到液位高度，检测工具就是压力变送器。本实验的主要目的是为了使同学对用压力变送器测量液位建立感性认识， 了解压力变送器的基本原理和使用方法；掌握压力变送器零点、量程的调校；掌握智能调节器的基本使用方法。二、实验内容及基本原理（一）实验内容将线路连接好后通电，打开水泵，对压力变送器进行零点和满量程调整。然后调整水箱上水、放水速度，使上水箱的水位
2、缓慢上升和下降，进行正、反行程测量，用万用表记录液位在不同测量点时压力变送器的输出值，填入表3.1中。（二）实验原理在生产中，压力、差压是出现最频繁的测控参数之一，且与工业、农业、国防、航天、航空、环保、交通等领域密切相关。压力（差压）变送器不仅用于压力测量，还常用于流量与液位的测量。压力（差压）变送器能将某一点的压力或两点的压差转变为420mA的直流电流或15V电压输出，然后送到显示、控制仪表对被测参数进行显示和控制。可以用来测量压力、压差、液位、流量等参数。根据压力变送器正常工作时的输出为420mA，设定水箱水位为零时，压力变送器的输出为4mA。水箱水位为满量程（400mm）时，压力变送器
3、的输出为20mA*。根据这一原理测容器的液位。水泵储水箱-变频器上水箱-压力变送器（输出420mA）智能调节器I/V图3.1敞口容器液位测量的原理框图* 目标水箱的液位量程上限根据设备而定，变送器量程迁移应灵活对应。* 图中I/V为电流/电压转换，完成变送器信号（4-20mA）到电压的转换。三、实验用仪器与设备1过程控制实验系统装置（具体根据所在组，变送器参考型号BP8100G）四、实验方法与步骤1. 观察过程控制系统实验装置，根据实验要求连接线，并反复检查。2. 确定无误后通电。3. 在水位零点，进行变送器零点调整。 4. 进行满量程调整：设定水箱上限水位，在该水位时，压力变送器的输出为对应
4、的上限。由于满量程调整会影响零点，因此应反复进行零点、满量程调整，直到满足要求为止。5 . 调整水箱上水速度，使上水箱的水位缓慢上升。用调节器模块记录相应水位时的输出值。6. 正行程后，进行目标水箱的放水，进行反行程实验，记录各设定点的实验数据。7. 总系统断电，拆线，整理。五、实验准备及预习要求1复习教材中有关章节，理解压力变送器的结构、工作原理以及液位的测量方法。2实验指导书，了解实验中有关的仪器装置、连线及实验过程。3可以利用网络资源进行课前预习、课后复习，观看教学多媒体课件、实验视频和工程实践教学录像片。六、实验注意事项1正、反行程测量时，必须使液位高度做全行程单方向上升或下降。2慢慢
5、开大进水阀和关小出水阀，使液位缓慢上升或下降。当液位达到测量点时，一定等观察稳定后再读数记录，以减小测量误差。3要求利用excel等计算机辅助工具进行实验数据，并拟合曲线方程。七、数据处理与分析1数据的记录：（水位根据所用设备不同，可灵活设定）表3.1 压力变送器显示输出电压数据表水位（mm）04080120160200240280320360400实际输出V（正行程）实际输出V（反行程）理论输出V实际平均输出V正行误差正反行误差反变差（V）2根据上表，推测系统的测量精度，并绘制对应的输入-输出特性曲线和理论拟合直线（正行程、反行程、理论、平均），并求出各曲线函数关系式；输出 (V)水位（mm）计算线性度误差、仪表变差；确定精度等级；根据上下限对应点，推导水位和变送器输出（电压）的对应数学关系式。 线性度计算：线性度误差 仪表变差= 根据相对百分误差确定仪表的精度等级：=maxx上-x下100% 推导出水位-电压函数关系式：八、思考题1根据实验数据分析误差产生的原因。2根据实验操作过程，讨论如何才能缩小实验中产生的误差。3比较封闭容器和敞口容器的液位测量的不同之处。4