音叉液位開關(guān)振動(dòng)頻率如何設(shè)計(jì)和微調(diào)？

返回列表 來源：本站發(fā)布日期： 2021-08-07 08:55:45

　　
振動(dòng)式音叉物位開關(guān)發(fā)明以來的幾十年，其已經(jīng)在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，并且經(jīng)久不衰。在研發(fā)該產(chǎn)品過程中，需要根據(jù)應(yīng)用工況和測(cè)量對(duì)象合理設(shè)計(jì)音叉振動(dòng)頻率，而在生產(chǎn)過程中，也需要對(duì)振動(dòng)叉體根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)稱頻率做適當(dāng)微調(diào)諧，以便設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用時(shí)工作穩(wěn)定可靠。
　　音叉振動(dòng)頻率的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式為：
　式中：L：叉體的長(zhǎng)度（單位為m）
t：叉體的厚度（單位為m）
E：楊氏模量（單位為kgf/m2）
g：重力加速度（980cm/s2）
ρ：叉體材質(zhì)的密度（kg/m3）

　　為了適應(yīng)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，使粘附液體或固體容易滴落或脫落，一般叉體外觀形狀和截面不會(huì)設(shè)計(jì)成規(guī)則的矩形，如圖是計(jì)為自動(dòng)化公司音叉液位開關(guān)和料位開關(guān)的三種叉體圖。對(duì)這種不規(guī)則的叉體的頻率計(jì)算可以采用等效面積和等效截面得方法來換算出叉體的長(zhǎng)度L和叉體的厚度t。
從公式可以看出，音叉標(biāo)稱諧振頻率可以通過音叉的厚度、長(zhǎng)度變化來微量調(diào)整，改變叉體的材料同樣能改變。振動(dòng)頻率與叉長(zhǎng)的平方成反比，叉長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越低；而與叉厚成正比，叉體越薄，振動(dòng)頻率越低，頻率變化數(shù)據(jù)詳見表一和表二所示。

長(zhǎng)度增加量（△L：mm）	1	2	3	4	5
頻率減少量（△F：Hz）	1	2.7	5	6	7.6
長(zhǎng)度縮短量（△L：mm）	1	2	3	4	5
頻率增加量（△F：Hz）	2	4	6	7.7	9.6

表一：叉體長(zhǎng)度值改變，其振動(dòng)頻率改變的量值

厚度增加量（△T：mm）	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
頻率增加量(△F：Hz）	3.7	7	10.3	13.5	16.7
厚度減少量（△T：mm）	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
頻率減少量（△F：Hz）	2.7	6	9	12.2	15.5

表二：叉體厚度值改變，其振動(dòng)頻率改變的量值

　　除了上述兩種調(diào)整方法外，選用楊氏模量值E值大的材料，也能提高振動(dòng)體的振動(dòng)頻率。
上述計(jì)算出的音叉振動(dòng)頻率是在自由狀態(tài)下的諧振頻率。音叉振幅與驅(qū)動(dòng)功率有關(guān)，一般頻率越高振幅越小，反之亦然。在振幅不大情況下，音叉自由狀態(tài)下的諧振頻率與空氣中的諧振頻率接近。振動(dòng)中的音叉浸泡或接觸于介質(zhì)，會(huì)發(fā)生頻率或振幅的強(qiáng)烈改變。當(dāng)振動(dòng)中的音叉浸泡于粘度小的液體時(shí)，往往會(huì)發(fā)生諧振頻率和振幅的大幅下降，但如果是粘度大液體，音叉往往無法正常起振，振幅幾乎為零，頻率查亂；當(dāng)振動(dòng)中的音叉接觸固體物料（顆?；蚍勰r(shí)，由于音叉自由振動(dòng)的條件遭到破壞，音叉會(huì)很快停止振動(dòng)。音叉液位開關(guān)就是利用檢測(cè)叉體浸泡到液體時(shí)其頻率顯著且穩(wěn)定地下降變化來設(shè)計(jì)的。音叉料位開關(guān)一般是利用叉體接觸物料停止振動(dòng)，通過就檢測(cè)叉體振幅大幅下降原理來設(shè)計(jì)的。目前大部分國(guó)產(chǎn)音叉物位開關(guān)是通過檢測(cè)音叉振幅變化來設(shè)計(jì)開關(guān)點(diǎn)的，這種設(shè)計(jì)的音叉物位開關(guān)在檢測(cè)液體時(shí)可靠性要明顯降低，而且可檢測(cè)的液體介質(zhì)密度只能大于0.7g/cm3甚至0.8g/cm3。同時(shí)這種音叉物位開關(guān)為了適應(yīng)與液體測(cè)量，往往加大振動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率，致使其應(yīng)用于固體顆粒或粉末物料測(cè)量時(shí)，可靠性大大下降。這就是為什么國(guó)產(chǎn)液體固體通用的音叉物位開關(guān)普遍介質(zhì)密度適應(yīng)范圍小、工作可靠性低的原因。
　　計(jì)為自動(dòng)化為了提高音叉物位開關(guān)的可靠性，專門設(shè)計(jì)只測(cè)量液體的液位開關(guān)，和專門測(cè)量固體顆粒和粉末的料位開關(guān)，雙雙獲得極高可靠性，并且其可測(cè)量介質(zhì)的密度大大低于同行同類產(chǎn)品。其中，其音叉液位開可測(cè)液體密度低至0.5g/cm3，音叉料位開關(guān)可測(cè)顆?；蚍勰┟芏鹊瓦_(dá)0.008 g/cm3。

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