现代检测技术周杏鹏第七章讲义

马上跟随动作，它的浸入深度的变
化量为 H ，所受浮力变化量
F g D 2 H
4
克服了摩擦力 f r 后浮子才会开始动作，这就是仪表
不灵敏区的产生原因。✓可见：灵敏度与浮子直径有关，适当
H H 4
f r F gD 2
增大浮子直径，会使相同摩擦 情况下浮子的浸入深度变化量 减小，灵敏度提高，从而提高
测量精度
浮力法检测液位
（2）浮筒式液位计
浮筒式液位计属于变 浮力液位计，当被测 液面位置变化时，浮 筒浸没体积变化，所 受浮力也变化，通过 测量浮力变化确定出 液位的变化量。
图7-5为浮筒式液位计原理图
浮力法检测液位
图7-5所示的液位计是用弹簧平衡浮力，用差动变压器测量浮筒 位移，平衡时压缩弹簧的弹力与浮筒浮力及重力G平衡。即
电阻式液位计既可进行定点液位控制，也可进行连续测量。 定点控制是指液位上升或下降到一定位置时引起电路的接通 或断开，引发报警器报警。电阻式液位计的原理是基于液位 变化引起电极间电阻变化，由电阻变化反映液位情况。
图7-6为用于 连续测量的 电阻式液位 计原理图
R
2
A
H
h
2
A
H
2
A
h
K1
K2h
电阻式液位计
7.1.1 力学法检测液位 7.1.2 电学法和电磁法检测液 位 7.1.3 热学法检测液位
7.1.4 声学与光学法检测液位 7.1.5 核辐射法检测液位
7.1.1力学法检测液位
1. 压力法检测液位
（1）直接测量法
直接测量是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通 器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过 标尺读出液位高度，如图7-1所示的玻璃管液位计。
浮力法检测液位
（1）钢带浮子式液位计 图7-4为直读式钢带浮子式液位计，这是一种最简单的液位计， 一般只能就地显示。
钢带浮子式液位计的测量误差
平衡时，浮子重量与钢带拉力之差W与浮力相平衡：W g D2 h
4 当液位变化 H 时，浮子浸入深 度 h 应保持不变才能使测量准 确，但由于摩擦等因素，浮子不会
整个传感器电阻为
R
2
A
H
h
2
A
H
2
A
h
K1
K2h
该传感器的材料、结构与尺寸确定后，K1、K2均为常数， 电阻大小与液位高度成正比。电阻的测量可用图中的电桥
电路完成。
✓特点 结构和线路简单，测量准确，通过在与测量臂相邻的桥
臂中串接温度补偿电阻可以消除温度变化对测量的影响。
✓缺点 如极棒表面生锈、极化等，另外，介质腐蚀性将会影响
压力法检测液位ห้องสมุดไป่ตู้
（2）压力法检测液位
压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。
由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度成 正比，因此通过测容器中液体的压力即可测算出 液位高度。 对常压开口容器，液位高度H与液体 静压力P之间有如下关系：
H P
g
式中， ——被测液体的密度( kg / m3 )。
压力法检测液位
kx gAH G
当液位发生变化时有
kx x gAH H x G
两式相减得 H 1 k gAx
液位高度变化与弹簧变形量成 正比。弹簧变形量可用多种方 法测量，既可就地指示，也可 用变换器(如差动变压器)变换 成电信号进行远传控制。
浮力法检测液位
钢带浮子式液 位计实物图
浮筒式液位计实物图
7.1.2 电学法和电磁法检测液位
1．电学法检测液位
电学法按工作原理不同又可分为电阻式、电感式 和电容式。用电学法测量无摩擦件和可动部件， 信号转换、传送方便，便于远传，工作可靠，且 输出可转换为统一的电信号，与电动单元组合仪 表配合使甩，可方便地实现液位的自动检测和自 动控制。
电学法检测液位
（1）电阻式液位计
7.1 液位检测方法 7.2 料位检测方法 7.3 相界面的检测 7.4 物位仪表分类与选用
7.1 液位检测方法
液位检测总体上可分为直接检测和间接检 测两种方法，由于测量状况及条件复杂多 样，因而往往采用间接测量，即将液位信 号转化为其它相关信号进行测量，如压力 法、浮力法、电学法、热学法等。
7.1 液位检测方法
液体密度为 1 ，一般都使 1 2 ，由图7-3得压力平衡方程：
P1 1gH h1 P
P2 2 gh2 P
P P1 P2
1gH 1gh1 2gh2 1gH Z0
P1、P2——引入变送器正压室和负压室的压力(Pa)； H ——液位高度(m)；
h1、h2——容器底面和工作液面距变送器高度(m)。
7.1.1力学法检测液位
2.浮力法检测液位
浮力法测液位是依据力平衡原理，通常借助浮 子一类的悬浮物，浮子做成空心刚体，使它在 平衡时能够浮于液面。当液位高度发生变化时， 浮子就会跟随液面上下移动。因此测出浮子的 位移就可知液位变化量。
浮子式液位计按浮子形状不同，可分为浮子式、 浮筒式等等；按机构不同可分为钢带式、杠杆 式等。
电阻棒的电阻大小，这些都会使测量精度受到影响。
电学法检测液位
（2）电感式液位计 电感式液位计利用电磁感应现象，液位变化引起线圈电感 变化，感应电流也发生变化。电感式液位计既可进行连续 测量，也可进行液位定点控制。 图7-7为电感式液位控制器的原理图
电感式液位计由于浮子与介质 接触。因此不宜于测量易结垢、 腐蚀性强的液体及高粘度浆液。
第七章 物位检测技术
概述
物位检测包括液位、料位和相界面位置的 检测。它一般是以容器口为起点，测量物 料相对起点的位置。液位指液体表面位置， 液面一般是水平的，但在有些情况下可能 有沸腾或起泡。料位指容器中固体粉料或 颗粒的堆积高度的表面位置，一般固体物 料在自然堆积时料面是不平的。相界面指 同一容器中互不相溶的两种物质在静止或 扰动不大时的分界面，包括液—液相界面、 液—固相界面等，相界面检测的难点在于 界面分界不明显或存在混浊段。
电学法检测液位
（3）电容式液位计
电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的 原理进行测量。
常用于测量开口容器液位高度的三种压力式液位计如图7-2
压力法检测液位
对于密闭容器中的液位测量，除可应用上述三种液位计外，还 可用差压法进行测量，它可在测量过程中需消除液面上部气压 及气压波动对示值的影响，差压式液位计测量原理如图7-3
差压式液位计原理
一般在低压管中充满隔离液体。若隔离液体密度为 2 ，被测