帶你認(rèn)識(shí)一些常規(guī)液位測(cè)量方式

氣體的密度相對(duì)液體小很多，因此在這篇文章中我們假設(shè)測(cè)量液位容器頂部的氣體密度忽略不計(jì)。同時(shí)我們討論液位檢測(cè)技術(shù)基于容器中只有一種液體。以下介紹的技術(shù)中有些可用于混合液體測(cè)量的情況。浮標(biāo)液位計(jì)

浮標(biāo)的工作原理：在容器罐放置一個(gè)特定重量的懸浮物，然后用一個(gè)機(jī)械裝置與懸浮物鏈接用來(lái)讀取它的位置；懸浮物一般位于容器頂部的氣體里，懸浮物的底部與液體相接處。浮標(biāo)可以準(zhǔn)確的反應(yīng)液位，但是讀取浮標(biāo)的位置仍然是一個(gè)問(wèn)題。早期的浮標(biāo)系統(tǒng)使用機(jī)械部件如繩、帶、滑輪和齒輪等方式來(lái)讀取浮標(biāo)位置。如今磁裝置被大量用來(lái)讀取浮標(biāo)的位置。

早期的浮子液位變送器使用多個(gè)電阻器和簧片開(kāi)關(guān)輸出一組模擬信號(hào)或離散的測(cè)量值，這種變送器的輸出結(jié)果是離散的。它不同于連續(xù)液位測(cè)量設(shè)備，無(wú)法達(dá)到精確測(cè)量。

浮筒、鼓泡器和差壓變送器都是靜壓測(cè)量裝置。液體的密度會(huì)隨著溫度變化而變化，由于在任何溫度變化將引起液體的比重的轉(zhuǎn)變，將壓力變化影響蒸氣的比重在液體。結(jié)果降低了測(cè)量精度。置換工作的阿基米德原理。如圖1所示，一個(gè)柱型浮筒懸浮在容器中，被測(cè)液體的密度要大于浮筒的密度，當(dāng)容器中液位高度高于浮筒底部時(shí)，浮筒承受的浮力可以通過(guò)浮筒頂部安裝的力傳感器得出。根據(jù)浮筒的密度、液體的密度以及液位高度可以計(jì)算出浮力。浮筒頂部的力傳感器連接到變送器輸出、就可以反應(yīng)出容器中液位的高度。

鼓泡器式液位傳感器如圖2所示。該技術(shù)一般應(yīng)用于船舶中，容器內(nèi)壓力在一個(gè)大氣壓以下的情況。鼓泡器的一個(gè)開(kāi)口置于容器底部并不停向容器內(nèi)吹氣（通常使用空氣，在會(huì)發(fā)生氧化等情況的特殊液體時(shí)會(huì)使用惰性氣體如干燥的氮?dú)猓?。向容器中鼓氣時(shí)，鼓泡器內(nèi)的壓力=大氣壓力容器內(nèi)液位引起的靜壓。在鼓泡器上聯(lián)接安裝氣體壓力傳感器，根據(jù)壓力換算可以得出液位高度。

差壓液位傳感器如圖3所示。在容器底部安裝壓力傳感器，在容器的頂部開(kāi)通氣孔使容器上部空氣的壓力與大氣壓力一致。壓力傳感器測(cè)得的壓力=大氣壓力容器內(nèi)液體高度產(chǎn)生的靜壓。圖3中壓力傳感器的參考?jí)毫涌谶B接大氣壓就可以。若某些特殊容器不能與大氣直接連通，可以將容器頂部的出氣口與壓力傳感器參考?jí)毫涌谥苯舆B通也可以實(shí)現(xiàn)此原理的液位測(cè)量。

這類(lèi)液位測(cè)量系統(tǒng)是浮標(biāo)測(cè)量的替代品（如圖4所示）。在浮標(biāo)上安裝一個(gè)磁性設(shè)備，圖4中磁性浮標(biāo)被放置在一個(gè)柱型的聯(lián)通腔體內(nèi)，聯(lián)通腔體外有一個(gè)跟隨標(biāo)志，跟隨標(biāo)志與磁性浮標(biāo)一起移動(dòng)從而提供液位指示。這個(gè)系統(tǒng)中的聯(lián)通腔必須是由非導(dǎo)磁材料加工而成。

無(wú)論被測(cè)液體是丁烷、丙烷、油、酸、水、或界面的流體，液位測(cè)量制造商都能對(duì)不同情況的液位測(cè)量設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)制造商們的努力，這種液位測(cè)量方式可以被應(yīng)用到高溫、高壓、腐蝕性液體、超大液位測(cè)量容器等特殊情況。

目前像腔室、法蘭和一些連接件都可以用工程塑料等加工制造，常用材料有聚偏氟乙烯、特種合金如哈氏C-276合金等。這些特殊材料制成的腔體可以應(yīng)用在液體瀝青測(cè)量、大型防水設(shè)備和低溫液氮制冷設(shè)備中。像鈦合金、耐熱鎳鉻鐵合金、蒙乃爾合金等制造的腔體可以應(yīng)用在高溫、高壓、低密度、腐蝕性等特殊液體測(cè)量環(huán)境中。如今的磁性液位計(jì)也可以結(jié)合雷達(dá)位移測(cè)量變送器，將液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成4-20mA輸出，再發(fā)送到控制器或控制系統(tǒng)。

空氣的介電常數(shù)接近1，而液體的介電常數(shù)一般與空氣的介電常數(shù)相差較大，電容式液位測(cè)量原理是基于介電常數(shù)的差別來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

油的介電常數(shù)介于1.8—5之間；純乙二醇的介電常數(shù)為37；水溶液的介電常數(shù)介于50—80之間。將連接電容變送器的測(cè)量電極插入液體中，測(cè)量電極與容器壁之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電容值，由于液體的介電常數(shù)和液體上方的氣體介電常數(shù)不同，當(dāng)容器中的液位發(fā)生變化時(shí)，測(cè)得的電容值會(huì)改變。電容變送器一般采用電容橋的方式，輸出值和液位關(guān)系是連續(xù)的，因此電容式液位測(cè)量是一種連續(xù)測(cè)量方式。