由式（4）可知，D/d愈大，測量靈敏度愈高。根據(jù)測量靈敏度及測量范圍要求，可以確定小圓柱的直徑d并計(jì)算其高度h。
圖7所示是傳感器安裝圖。圖中∅55為設(shè)備開孔尺寸或穩(wěn)定筒的插入孔，l為液位變化量，其不得低于浮筒上端面，L為安裝尺寸。
(2)圖8是螺線管式差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖一，它由一個(gè)初級(jí)線圈兩個(gè)次級(jí)線圈和插入線圈中央的圓柱形鐵芯等組成。差動(dòng)變壓器將浮筒非電量的位移變化轉(zhuǎn)換為線圈互感變化，次級(jí)繞組用差動(dòng)形式連接。在非電量測試中，應(yīng)用最多的是螺線管式差動(dòng)變壓器，它可以測出1~100mm機(jī)械位移，并具有測試精度高、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。
按線圈繞組排列，一節(jié)式靈敏度高，三節(jié)式零點(diǎn)殘余電壓較小，通常采用二節(jié)式和三節(jié)式。
差動(dòng)變壓器式傳感器中的兩個(gè)次級(jí)線圈反相串聯(lián)，并且在忽略鐵損、導(dǎo)磁體磁阻和線圈分布電容的理想條件下，其等效電路如圖9所示。
容器中液體密度的變化將引起液體對(duì)浮筒所產(chǎn)生的浮力變化，此浮力的變化使測量彈簧產(chǎn)生形變直到與它平衡為止。由于位于傳感器差動(dòng)變壓器內(nèi)的銜鐵位移與測量彈簧所產(chǎn)生的變形量相等，因此，密度的改變，即改變了銜鐵與差動(dòng)變壓器的相對(duì)位置，輸出一定電勢，傳至轉(zhuǎn)換器（見圖5），轉(zhuǎn)換器輸出0~10mA直流統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，即對(duì)應(yīng)于溶液密度輸出1~2g/cm3。
2.3.2 圖11是在線液體密度計(jì)。
這是一臺(tái)采用質(zhì)量平衡技術(shù)對(duì)工藝控制系統(tǒng)的液體進(jìn)行檢測的儀器，其設(shè)計(jì)特別簡單、精密、可靠。它包括一個(gè)獨(dú)特的專利傳感腔，通過旁路接觸取樣的流束和一個(gè)具有遠(yuǎn)傳能力的信號(hào)變送器，以接收傳感器的輸出信號(hào)。
傳感腔有一個(gè)附校正鏈的全浸鉛錘，其中校正鏈連接到一些固定的基準(zhǔn)點(diǎn)上，設(shè)計(jì)上使鉛錘在密度范圍的中點(diǎn)，使它達(dá)到一個(gè)平衡位置，鏈重等于浮力的重量，并以此作基準(zhǔn)。工藝過程中任何密度變化，基準(zhǔn)點(diǎn)與鉛錘間的鏈條重量隨之改變，從而使鉛錘移到一個(gè)新的平衡位置。
鉛錘在垂直位置上的移動(dòng)，用一個(gè)可動(dòng)線性差動(dòng)傳感腔里的LVDT檢測，并向信號(hào)變送器（積分儀）發(fā)出一個(gè)低壓交流信號(hào)。溫度補(bǔ)償是用裝在傳感腔里的RTD來提供的，RTD輸出同時(shí)也傳送信號(hào)至變送器，在那兒與密度信號(hào)結(jié)合，給出實(shí)際的密度指示。
需要指出的是，被檢測液體是連續(xù)進(jìn)出液，而傳感腔中的工藝溶液是通過旁路接觸取樣，流入一穩(wěn)定無湍流的流束，從而減少了傳感器采樣時(shí)的干擾，提高了精確度。
2.3.3 智能型帶扭矩管的浮力變送器
它將浮筒所受浮力的變化，轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移（見圖12）。浮筒1垂直地懸掛在杠桿2的一端，杠桿2的另一端與扭力管3、芯軸4的一端，通過法蘭固定在儀表外殼5上。芯軸的另一端為自由端，用來輸出角位移。當(dāng)溶液密度變小時(shí)，浮筒下沉，扭力管上的扭矩上升，扭角位移變大；當(dāng)溶液密度變大時(shí)，浮筒上升，扭力管上的扭力矩下降，扭角位移變小。芯軸4角位移輸出，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以達(dá)到遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié)功能。
134LD智能型帶扭矩管的浮力變送器，可利用本機(jī)按鍵進(jìn)行常規(guī)設(shè)定，利用計(jì)算機(jī)軟件AB0991或手持終端HT991，通過標(biāo)準(zhǔn)的HART協(xié)議進(jìn)行雙向通信該變送器利用金屬陶瓷藏膜應(yīng)變傳感技術(shù)，模塊化設(shè)計(jì)，信號(hào)噪聲抑制專用：濾波抗電磁干擾性能符合有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)具有18位信號(hào)外理和連線自診斷，可組態(tài)設(shè)定安全報(bào)警值。本機(jī)按鍵操作可通過軟件鎖定，傳感器處的過程溫度范圍為-195℃~+400℃。
3 堿濃度測量控制實(shí)例
3.1 精練堿液濃度電導(dǎo)法控制系統(tǒng)
圖13是精練堿液濃度控制系統(tǒng)示意。棉織物精練工藝的燒堿用量約為布重的2.5%~4%，應(yīng)用酸堿鹽濃度變送器（圖13中電導(dǎo)變送器9）實(shí)時(shí)在線檢測和控制燒堿槽中的燒堿濃度至浸漬槽燒堿添加濃度值，由計(jì)量泵按計(jì)算機(jī)運(yùn)算織物的每米克重、工藝車速、軋余率得出實(shí)時(shí)燒堿的損耗量，精確供液至混合槽1，以保證精練質(zhì)量。
3.2 絲光堿濃度折射法控制系統(tǒng)
圖14是采用連續(xù)測定堿液折射率，換算成濃度的測控系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，除堿槽外，另設(shè)調(diào)整槽，用泵從調(diào)整槽向堿槽輸液，堿槽則以溢流方式使堿液回流，補(bǔ)給堿液，調(diào)整濃度均在調(diào)整槽中進(jìn)行。為了消除兩槽之間的濃度梯度，在2min內(nèi)將全液進(jìn)行循環(huán)。堿液在泵出口處取樣然后輸入到控制柜內(nèi)，用折射率測定儀進(jìn)行連續(xù)測定，當(dāng)測定值與設(shè)定值（工藝堿濃度）有差異時(shí)，控制裝置將指令堿補(bǔ)給控制閥（提供高于工藝堿濃度原堿）或自來水閥動(dòng)作；當(dāng)調(diào)整槽內(nèi)堿液因工藝消耗降低到一定液位時(shí)，液位控制自來水閥補(bǔ)水的同時(shí)，堿液補(bǔ)給控制閥亦會(huì)接受堿濃度差值信號(hào)動(dòng)作，直至調(diào)整槽內(nèi)堿液符合工藝所需的補(bǔ)液濃度。
3.3 絲光工藝濃堿比重法測控系統(tǒng)
圖15是系統(tǒng)框圖。
3.3.1 功能
(1)彩色液晶屏顯示，觸摸屏操作。
(2)濃度、溫度模擬量采集，數(shù)字顯示。
(3)數(shù)據(jù)記錄及實(shí)時(shí)、歷史曲線顯示。
(4)模擬量輸出（4~20mA電流信號(hào)）燒堿濃度連續(xù)控制。
(5)在線校準(zhǔn)功能，可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)，多點(diǎn)校準(zhǔn)。
(6)工藝方案管理功能。
(7)停工自動(dòng)清洗功能。
(8)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。
(9)RS232C通信接口
3.3.2 技術(shù)指標(biāo)
(1)濃度測量范圍：100~300g/L。
(2)濃度測量精度：±2g/L。
(3)濃度控制精度：±4g/L。
(4)濃度控制穩(wěn)定性：±2g/L。
(5)溫度測量范圍：0~100℃。
(6)溫度測量精度：±0.5℃。
(7)工作溫度范圍：5~65℃。
(8)控制器功耗：＜12W。
(9)電源：380V，AC，50HZ。
3.3.3 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由密度（比重）測量傳感器及變送器、控制器、連續(xù)調(diào)節(jié)閥、開關(guān)電磁閥、電源模塊、流體管路等組成。
3.3.4 原理介紹
工作時(shí)，控制器自動(dòng)打開電磁閥YV1，關(guān)閉電磁閥YV2，三通閥處于常開一端，使工作液取樣流過傳感器，進(jìn)行測量；控制器根據(jù)工藝設(shè)定值和測量值的誤差，通過PID運(yùn)算，輸出4~20mA電流，調(diào)節(jié)YM1的開度，控制添加堿液的流量，以達(dá)到控制軋堿槽中燒堿的濃度。停工清洗時(shí)，控制器自動(dòng)打開電磁閥YV2，關(guān)閉電磁閥YV1，三通閥處于常閉一端，使水流過傳感器，實(shí)現(xiàn)沖洗。當(dāng)設(shè)定的沖洗時(shí)間到達(dá)時(shí)，控制器控制各開關(guān)閥工作待命。
由于工藝液的特性，系統(tǒng)對(duì)傳感器的輸出進(jìn)行了多級(jí)非線性校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償處理，其中兩級(jí)為現(xiàn)場校對(duì)，核準(zhǔn)，濃度控制采用閉環(huán)增量式PID算法， PID參數(shù)現(xiàn)場整定，調(diào)整方便。
隨著染整技術(shù)的不斷革新，以及生產(chǎn)過程自動(dòng)化的發(fā)展，對(duì)于各種工藝變量的在線測控，要求傳感器準(zhǔn)確度高、可靠性高、穩(wěn)定性好，具備一定的數(shù)據(jù)處理能力，并能自檢、自校、自補(bǔ)償。傳統(tǒng)的傳感器已不能滿足要求。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正滲透到染整生產(chǎn)的全過程。這就要求從傳統(tǒng)的現(xiàn)場模擬信號(hào)通信方式轉(zhuǎn)為現(xiàn)場級(jí)全數(shù)字信號(hào)通信方式，即傳感器現(xiàn)場級(jí)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)方式。因此，基于現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（FCS）和基于以太網(wǎng)（Ethernet）等的傳感器網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。
現(xiàn)場傳感器實(shí)現(xiàn)信息化功能已是大勢所趨，這就需要我們不斷學(xué)習(xí)、開發(fā)和應(yīng)用智能傳感器、網(wǎng)絡(luò)傳感器、信息傳感器，為加速染整生產(chǎn)自動(dòng)化過程而努力。
