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音叉液位開關(guān)振動頻率如何設(shè)計和微調(diào)？
閱讀：616 發(fā)布時間：2018-11-5振動式音叉物位開關(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)用工況和測量對象合理設(shè)計音叉振動頻率，而在生產(chǎn)過程中，也需要對振動叉體根據(jù)設(shè)計標(biāo)稱頻率做適當(dāng)微調(diào)諧，以便設(shè)備在實際應(yīng)用時工作穩(wěn)定可靠。
音叉振動頻率的計算經(jīng)驗公式為：
式中：L：叉體的長度（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)測量現(xiàn)場，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設(shè)計成規(guī)則的矩形，如圖是計為自動化公司音叉液位開關(guān)和料位開關(guān)的三種叉體圖。對這種不規(guī)則的叉體的頻率計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、長度變化來微量調(diào)整，改變叉體的材料同樣能改變。振動頻率與叉長的平方成反比，叉長越長，頻率越低；而與叉厚成正比，叉體越薄，振動頻率越低，頻率變化數(shù)據(jù)詳見表一和表二所示。
長度增加量（△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：叉體長度值改變，其振動頻率改變的量值
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，其振動頻率改變的量值
Fork-11音叉料位開關(guān)
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，也能提高振動體的振動頻率。
上述計算出的音叉振動頻率是在自由狀態(tài)下的諧振頻率。音叉振幅與驅(qū)動功率有關(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。振動中的音叉浸泡或接觸于介質(zhì)，會發(fā)生頻率或振幅的強(qiáng)烈改變。當(dāng)振動中的音叉浸泡于粘度小的液體時，往往會發(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)振動中的音叉接觸固體物料（顆?；蚍勰r，由于音叉自由振動的條件遭到破壞，音叉會很快停止振動。音叉液位開關(guān)就是利用檢測叉體浸泡到液體時其頻率顯著且穩(wěn)定地下降變化來設(shè)計的。音叉料位開關(guān)一般是利用叉體接觸物料停止振動，通過就檢測叉體振幅大幅下降原理來設(shè)計的。目前大部分國產(chǎn)音叉物位開關(guān)是通過檢測音叉振幅變化來設(shè)計開關(guān)點的，這種設(shè)計的音叉物位開關(guān)在檢測液體時可靠性要明顯降低，而且可檢測的液體介質(zhì)密度只能大于0.7g/cm³甚至0.8g/cm³。同時這種音叉物位開關(guān)為了適應(yīng)與液體測量，往往加大振動驅(qū)動功率，致使其應(yīng)用于固體顆粒或粉末物料測量時，可靠性大大下降。這就是為什么國產(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。
計為自動化為了提高音叉物位開關(guān)的可靠性，專門設(shè)計只測量液體的液位開關(guān)，和專門測量固體顆粒和粉末的料位開關(guān)，雙雙獲得*可靠性，并且其可測量介質(zhì)的密度大大低于同行同類產(chǎn)品。其中，其音叉液位開低可測液體密度低至0.5g/cm³，音叉料位開關(guān)低可測顆?；蚍勰┟芏鹊瓦_(dá)0.008 g/cm³。