帶你認識一些常規(guī)液位測量方式

氣體的密度相對液體小很多，因此在這篇文章中我們假設(shè)測量液位容器頂部的氣體密度忽略不計。同時我們討論液位檢測技術(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量的情況。浮標液位計

浮標的工作原理：在容器罐放置一個特定重量的懸浮物，然后用一個機械裝置與懸浮物鏈接用來讀取它的位置；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。浮標可以準確的反應(yīng)液位，但是讀取浮標的位置仍然是一個問題。早期的浮標系統(tǒng)使用機械部件如繩、帶、滑輪和齒輪等方式來讀取浮標位置。如今磁裝置被大量用來讀取浮標的位置。

早期的浮子液位變送器使用多個電阻器和簧片開關(guān)輸出一組模擬信號或離散的測量值，這種變送器的輸出結(jié)果是離散的。它不同于連續(xù)液位測量設(shè)備，無法達到精確測量。

浮筒、鼓泡器和差壓變送器都是靜壓測量裝置。液體的密度會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)果降低了測量精度。置換工作的阿基米德原理。如圖1所示，一個柱型浮筒懸浮在容器中，被測液體的密度要大于浮筒的密度，當容器中液位高度高于浮筒底部時，浮筒承受的浮力可以通過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)壓力在一個大氣壓以下的情況。鼓泡器的一個開口置于容器底部并不停向容器內(nèi)吹氣（通常使用空氣，在會發(fā)生氧化等情況的特殊液體時會使用惰性氣體如干燥的氮氣）。向容器中鼓氣時，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壓力接口連接大氣壓就可以。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壓力接口直接連通也可以實現(xiàn)此原理的液位測量。

這類液位測量系統(tǒng)是浮標測量的替代品（如圖4所示）。在浮標上安裝一個磁性設(shè)備，圖4中磁性浮標被放置在一個柱型的聯(lián)通腔體內(nèi)，聯(lián)通腔體外有一個跟隨標志，跟隨標志與磁性浮標一起移動從而提供液位指示。這個系統(tǒng)中的聯(lián)通腔必須是由非導(dǎo)磁材料加工而成。

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

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量環(huán)境中。如今的磁性液位計也可以結(jié)合雷達位移測量變送器，將液位信號轉(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，電容式液位測量原理是基于介電常數(shù)的差別來進行測量。

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量電極插入液體中，測量電極與容器壁之間會產(chǎn)生一個電容值，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，當容器中的液位發(fā)生變化時，測得的電容值會改變。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，因此電容式液位測量是一種連續(xù)測量方式。