淺析如何從不同的測(cè)量方式來對(duì)常見液位計(jì)進(jìn)行分類
現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用各種各樣的液體原料和產(chǎn)成品,例如石油化工企業(yè)的油料和各種溶劑,制藥、造紙企業(yè)生產(chǎn)使用的各種漿液和漿料,食品企業(yè)生產(chǎn)和儲(chǔ)存的各種乳液和飲料、果汁等,都需要對(duì)其進(jìn)行安全和完善的保存,因此對(duì)于這些液體的液位的測(cè)量就是生產(chǎn)中一項(xiàng)重要的工作,液位數(shù)據(jù)作為工業(yè)生產(chǎn)中一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),是保證企業(yè)能夠正常穩(wěn)定生產(chǎn)的基本要求。
一、通過浮力方式進(jìn)行測(cè)量的液位計(jì)類型
浮力方式類型的液位計(jì)均有一個(gè)浮子(浮球或浮筒),浮子在靜止液面上處于平衡狀態(tài),當(dāng)液面變化時(shí)浮子隨液面發(fā)生位移,電子元件以一定的方式獲取浮子的位移,進(jìn)而轉(zhuǎn)換為液位的變化。
由于電子元件接收浮子位移方式的不同,浮力方式液位計(jì)分為磁翻板液位計(jì)、浮筒液位計(jì)、磁致伸縮液位計(jì)等。
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1.3 磁致伸縮液位計(jì)。磁致伸縮液位計(jì)主要由浮子、波導(dǎo)管和變送器組成。變送器的電子部件產(chǎn)生低壓電流脈沖,開始計(jì)時(shí),產(chǎn)生磁場(chǎng)沿磁致伸縮線向下傳播,浮子隨著液位變化沿測(cè)量竿移動(dòng),浮子內(nèi)磁鐵也產(chǎn)生磁場(chǎng),兩個(gè)磁場(chǎng)相遇,磁致伸縮線扭曲形成扭應(yīng)力波脈沖,脈沖速度已知,計(jì)算脈沖傳播時(shí)間即對(duì)應(yīng)液位精確變化。
2、通過壓力方式進(jìn)行測(cè)量的液位計(jì)類型
壓力方式的液位計(jì)即通過其測(cè)壓元件測(cè)量液體壓力的方式反映液面高度的液位計(jì)。一般由變送器、傳感器和壓力探頭組成。傳感器是內(nèi)置毛細(xì)軟管的特殊金屬桿或電纜,探頭構(gòu)造是一個(gè)不銹鋼筒芯,底部帶有膜片。探頭侵入液體中,測(cè)試受到的液體靜壓與實(shí)際大氣壓之差,壓差隨液位變化,電子元件接收壓差信號(hào)反映液位的變化。根據(jù)傳感器材質(zhì)的不同分為桿式和纜式兩種。
2.1 桿式壓力液位計(jì)。桿式壓力液位計(jì)的傳感器是金屬桿。其一般技術(shù)參數(shù)為,測(cè)量范圍一般0~5m,輸出信號(hào):(4~20)mA,測(cè)量精度一般±0.5%。
2.2 纜式壓力液位計(jì)。由于傳感器是電纜,可以彎曲,方便搬運(yùn)和裝卸,所以纜式壓力液位計(jì)的量程可以很大,有100m,甚至300m,其測(cè)量精度一般為±1.0%。
2.3 差壓液位計(jì)。差壓液位計(jì)也是通過檢測(cè)壓力差來測(cè)量液位的。液位計(jì)有氣相和液相兩個(gè)取壓口。氣相取壓點(diǎn)處壓力為設(shè)備內(nèi)氣相壓力;液相取壓點(diǎn)處壓力除受氣相壓力作用外,還受液柱靜壓力的作用,液相和氣相壓力之差,就是液柱所產(chǎn)生的靜壓力,轉(zhuǎn)換成液面高度。
三、通過反射方式進(jìn)行測(cè)量的液位計(jì)類型
目前反射方式的液位計(jì)主要有雷達(dá)液位計(jì)和超聲波液位計(jì)兩種。它們的原理基本相同,都是通過發(fā)射――反射――接收超聲波或電磁波(雷達(dá)波)的方式測(cè)量液面高度的。
4.1 雷達(dá)液位計(jì)。雷達(dá)液位計(jì)的天線發(fā)射出電磁波,這些波經(jīng)被測(cè)對(duì)象表面反射后,再被天線接收,電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比,雷達(dá)液位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間,而電磁波的傳輸速度為常數(shù),則可算出液面到雷達(dá)天線的距離,從而計(jì)算出液面的液位。
4.2 超聲波液位計(jì)。超聲波液位計(jì)是由微處理器控制的數(shù)字物位儀表。在測(cè)量中脈沖超聲波由傳感器(換能器)發(fā)出,聲波經(jīng)液體表面反射后被同一傳感器接收,轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。并由聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間來計(jì)算傳感器到被測(cè)液體的距離。
四、通過導(dǎo)電方式進(jìn)行測(cè)量的液位計(jì)類型
導(dǎo)電方式的液位計(jì)基于電學(xué)原理,通過測(cè)量電容或電阻的方式測(cè)量液位。這類液位計(jì)主要包括電容液位計(jì)、射頻導(dǎo)納液位計(jì)、電阻液位計(jì)。
3.1 電容液位計(jì)。電容液位計(jì)采用測(cè)量電容的變化來測(cè)量液面的高低。由一根金屬棒插入液體容器內(nèi),金屬棒作為電容的一個(gè)極,容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數(shù)和液面上氣體的介電常數(shù)不同,通過兩電極間的電容量的變化來測(cè)量液位的高低。
3.2 射頻導(dǎo)納液位計(jì)。射頻導(dǎo)納液位計(jì)是電容液位計(jì)的升級(jí)版,可以理解為用高頻無線電波測(cè)量導(dǎo)納,。儀表工作時(shí),儀表的傳感器與灌壁及被測(cè)介質(zhì)形成導(dǎo)納值,物位變化時(shí),導(dǎo)納值相應(yīng)變化,電路單元將測(cè)量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)輸出,實(shí)現(xiàn)液位的測(cè)量。
3.3 電阻液位計(jì)。電阻液位計(jì)通過電極接觸導(dǎo)電液體,在電極間施加低頻電壓,當(dāng)電極從斷開狀態(tài)變?yōu)榇右后w電阻時(shí),形成導(dǎo)電通路,也就是用液體的導(dǎo)電性來測(cè)量液位,用多個(gè)定點(diǎn)的測(cè)量電阻就可以進(jìn)行水位的連續(xù)測(cè)量。
五、本文結(jié)語
依據(jù)測(cè)量方式的不同,把液位計(jì)分為以上四大類,使得讀者對(duì)液位計(jì)有了一個(gè)完整、明了的認(rèn)識(shí),對(duì)廣大用戶的選購(gòu)也提供了一定的參考價(jià)值。這一分類方法是筆者根據(jù)所學(xué)知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)探討,如有不足之處,敬請(qǐng)批評(píng)指正