在排水管网在线监测中,液位、流量和水质监测分别采用以下传感器类型及其工作原理:
液位监测传感器类型及工作原理
浮球式液位传感器:
组成:由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成。
工作原理:磁性浮球比重小于0.5,可漂于液面之上并沿测量导管上下移动。导管内装有测量元件,在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的电阻信号,并将电子单元转换成4~20mA或其它标准信号输出。
静压式液位传感器:
工作原理:利用液体静压和液位高度的关系来工作。在排水管道或水池中,液位变化会引起底部压力变化,传感器能精准感知这一变化,并将其转换为电信号输出。
超声波液位传感器:
工作原理:发射超声波脉冲,遇到液面反射,通过接收反射波确定液位。适用于污水池等含有大量杂质和腐蚀性物质的环境,具有非接触式测量的优势。
雷达液位传感器:
工作原理:与激光测量原理类似,不受测量介质的影响,受外部环境影响较小,无需重复校准,但测量的高度一般在6米以内。
流量监测传感器类型及工作原理
超声波多普勒流量计:
工作原理:基于多普勒效应,当超声波遇到随流体运动的固体颗粒或气泡时,反射波的频率会发生变化(即多普勒频移),这种频率变化与流体速度成正比。通过测量频率变化,可以计算出水流速度,从而得到流量。
超声波时差流量计:
工作原理:利用超声波在水体中顺流(传播速度快)和逆流(传播速度慢)传播相同距离时的时间差,这种传播时间的差异与被测水体的流动速度有关。通过测出时间差,可以计算出水体的流速,并采用相关公式计算出断面流量。
雷达流量计:
组成:由雷达流速仪和雷达水位计组成。
工作原理:雷达流速仪采用多普勒效应原理测流体表面流速。当雷达流速仪与水体以相对速度V发生对运动时,雷达流速仪所收到的电磁波频率与雷达自身所发出的电磁波频率有所不同,此频率差称为多普勒频移。通过计算多普勒频移与V的关系,得到流体表面流速,进而计算出流量。
电磁流量计:
工作原理:根据法拉第电磁感应原理,在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装检测电极,当导电液体沿测量管轴线运动时,导电液体切割磁力线产生感应电势,此感应电势由检测电极测出,其数值大小与流速成正比例。
水质监测传感器类型及工作原理
pH传感器:
工作原理:采用差分式五线制电极,双电桥结构,大幅度减少了污染的影响,且易于置换。其温度传感器和前置放大器均集成于传感器内,避免了温度引起的误差。
无电极电导率传感器:
工作原理:传感器上饶有两组线圈,一组为发送线圈,一组为接收线圈。当传感器置于液体中时,发送线圈通以交流电,接收线圈感应到的信号与被测液体的电导率成正比,因此测出这个信号就可知道液体的电导率。
光电传感器:
类型:包括反射式光电传感器和透射式光电传感器。
工作原理:反射式光电传感器由发射器和接收器组成,发射器发出的光照射到被测物体表面,光线被反射后由接收器接收。当液体的液位、水质等因素发生变化时,反射光的强度、波长或偏振状态等特性也会随之改变。透射式光电传感器有一个发光源和一个接收光的探测器,它们分别位于被测物体的两侧。当液体的透明度、颜色等特性发生变化时,透过液体的光的强度、波长等也会改变。