по своей основной эксплуатационной характеристике, они не удовле-
творяют требованиям криогенной техники. Поэтому актуальна задача
повышения точности датчиков уровня в широком диапазоне рабочих
давлений, характерных для криогенного емкостного оборудования.
В основе работы датчиков уровня лежат несколько различных фи-
зических эффектов и с учетом конкретных условий работы и особен-
ностей контролируемой среды применяются первичные датчики раз-
личных типов, имеющие наибольшую эффективность при конкретных
условиях применения. По принципу действия и базовому физическо-
му эффекту датчики уровня криогенной жидкости делятся на следу-
ющие типы: механические и поплавковые, гидростатические, кондук-
тометрические, акустические и волновые, радиоактивные, емкостные,
терморезистивные и термоэлектрические.
В настоящей работе рассматриваются терморезистивные датчики
уровня, которые характеризуются отсутствием подвижных механиче-
ских частей и компактностью, возможностью работы с постоянным
током и, как следствие, отсутствием реактивной составляющей со-
противления, что обусловливает их высокую надежность и хорошие
термометрические свойства.
В качестве дискретных датчиков в уровнемерах чаще всего приме-
няют термисторы или угольные резисторы, которые выполняют роль
сигнализаторов и располагаются над поверхностью раздела фаз, их
точность измерения может составлять до
±
0,5 мм. В основном терми-
сторы дают локальную информацию о фазовом состоянии измеряемой
среды, т.е. являются детекторами.
Вопросы теплового расчета резисторов изложены в работе [1]. Рас-
чет такого датчика сводится к расчету температурного поля и тепло-
вого потока по резистору при протекании через него тока и при пере-
менных условиях теплообмена резистора со средой, которые зависят
от уровня заполнения сосуда. В основу теплового расчета положены
классические уравнения теплопередачи.
Следующим этапом совершенствования терморезистивного метода
измерения уровня криогенных жидкостей стало использование для
контроля протяженных проводников (рис. 1).
Принцип работы распределенных (длинномерных) терморезистив-
ных датчиков также основан на зависимости электрического сопро-
тивления материала их чувствительного элемента (датчика) от уровня
контакта с жидкостью, т.е. от температурного поля в длинномерном
проводнике, вертикально размещенного в сосуде. Температурное по-
ле, в свою очередь, зависит от коэффициента теплоотдачи поверхности
датчика к жидкости или пару.
На рис. 1 показана схема длинномерного терморезистивного дат-
чика уровня. В сосуде с жидкостью размещен проводник высотой
H
,
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2014. № 6 51
