物位的测量
常见的物位检测方法及物位计
常见的物位检测方法及物位计物位检测是指对容器、槽、管道等储存、输送物料的装置进行物位测量的技术方案。
物位检测在工业生产中具有重要的应用价值，可以用于液体、粉体、颗粒体的物位监测。
下面介绍几种常见的物位检测方法及物位计。
1.浮子式物位计：浮子式物位计是利用浮子浮沉的原理来测量液位的高低。
它的工作原理是根据浮子在浮物中的浮力变化来判断物位的高低。
当液位变化时，浮子也会随之上下浮动，通过连杆装置将浮子的位置变化转化为指示装置的运动，从而获得物位信息。
2.压力式物位计：压力式物位计利用液体的压力变化来测量物位的高低。
当液体位于容器中时，液体的重力作用会产生一定的压力，通过测量液体对容器底部的压力，从而得到物位的高度。
压力式物位计通常使用差压变送器来测量液体压力的变化。
3.毛细管测量法：毛细管测量法是利用毛细管现象来测量液体的高度。
当一根细长的管子插入液体中时，液体会上升到管子内部，管内液体的高度与液体的物位高度成正比。
通过测量管内液体的高度，可以得到物位的高低。
4.电容式物位计：电容式物位计利用液体与电介质之间的电容变化来测量物位的高低。
当液体的高度发生变化时，液体与电容传感器之间的电容也会发生变化，通过测量电容的差异，可以获得物位的高度。
5.超声波物位计：超声波物位计是利用超声波的传播速度和回波时间来测量物位的高度。
超声波发送器将超声波信号发射到液体表面，当超声波信号碰到液面时会发生反射，接收器接收到反射的超声波信号后，利用信号的传播时间来计算物位的高度。
6.雷达物位计：雷达物位计是利用雷达波的传播时间来测量物位的高度。
雷达物位计向液体表面发射雷达波信号，当雷达波信号碰到液面时会反射回来，接收器接收到反射的雷达波信号后，利用信号的传播时间来计算物位的高度。
以上是常见的几种物位检测方法及物位计。
每种方法都有其适用的场景和优缺点，选择适合的物位检测方法需要综合考虑物料的性质、储存容器的结构、工艺要求等因素。
常见的物位检测方法及物位计
常见的物位检测方法及物位计物位检测是工业生产过程中的重要环节，常见的物位检测方法有浮球式物位计、压阻式物位计、超声波物位计和雷达物位计等。
下面将详细介绍这些物位检测方法及其优缺点。
1.浮球式物位计：通过浮球的浮沉来判断液位高低。
当液位上升时，浮球也随之上浮；当液位下降时，浮球也随之下沉。
利用浮球与导热系统相连，可以输出液位信号。
优点是结构简单、价格低廉、可靠性高；缺点是输出信号精度较低。
2.压阻式物位计：通过测量压阻的变化来判断物位高低。
物位计感应电极会与液位接触，电阻值随液位的改变而改变；通过测量电阻值的变化，可以获得液位信号。
优点是适用于多种液体、测量范围广；缺点是对液体介电常数要求较高。
3.超声波物位计：利用超声波的传播速度差来测量物位高低。
物位计发射超声波，当超声波遇到液体时，一部分声波被液体吸收，一部分声波被液体反射回来。
通过测量超声波的往返时间，可以计算出物位高度。
优点是测量范围广，无需直接接触液体；缺点是易受温度、压力等因素的影响。
4.雷达物位计：利用雷达波的反射来测量物位高低。
物位计发射雷达波，当雷达波遇到液体时，一部分波被液体吸收，一部分波被液体反射回来。
通过测量反射波的时间和强度，可以计算出物位高度。
优点是适用于多种液体，具有较高的测量精度；缺点是价格相对较高。
在实际应用中，物位计也根据其工作原理和适用范围的不同，分为电容式物位计、电阻式物位计、频率式物位计和微波式物位计等。
这些物位计具有各自的特点和应用场景。
总之，在工业生产过程中，物位检测是一项非常重要的技术，通过选择适合的物位检测方法和物位计，可以确保生产过程的安全和稳定。
根据具体需求，选择合适的物位检测方法和物位计对于提高生产效率、降低成本具有重要意义。
物位检测
第一节 物位检测的意义及主要类型
物位测量在工业生产中具有重要的地位。例如 蒸汽锅炉运行时，如果汽包水位过低，就会危及锅 炉的安全，造成严重事故。 一、物位的基本概念 液位：容器中液体介质的高低 料位：容器中固体物质的堆积高度
界面：两种密度不同液体介质的分界面的高度
测量液位的仪表叫液位计，测量料位
零点迁移的方法是，另加＋ ( h2- h1)2g 信号，抵
消－( h2- h1)2g的影响。使：H =0 时， Δp =0
迁移前 ∆p 迁移后 ∆p
0 20 I/mA
H 0 20 H
I/mA
4
∆p
4
∆p
这种迁移改变了测量范围的上、下限，相当 于测量范围的平移，它不改变量程的大小。
这种迁移是向负方向迁移了一个固定压差值， 故称之为负迁移。
插入式法兰
平法兰
ρ
汽
ρ
ρ
液
冷
差压式物位检测例题
4、如图所示，通过双室平衡容器来测量锅炉汽包水位。已知P1＝ 3.82 MPa ,ρ汽＝19.7 kg/m3,ρ液＝800.4 kg/m3，ρ冷＝915.8 kg/m3， h1＝0.6 m ，h2=1.5 m，求差压变送器的量程及迁移量。 解：差压液位计的量程ΔP ΔP＝ h1（ρ液－ρ汽）g ＝0.6（800.4-19.7）×9.807 ＝4593.8 Pa 当液位最低时，差压液位计的正、负压室的受力为 P+＝P1+ h1ρ汽g+ h2ρ水g ＝3.82×106+0.6×19.6×9.807+ h2ρ水g＝3820115.3+ h2ρ水g P-＝P1+ h1ρ冷g+ h2ρ水g ＝3.82×106+0.6×915.8×9.807+ h2ρ水g ＝3825388.8+ h2ρ水g 于是迁移量P＝P+－P-＝-5273.5 Pa 因P+＜P-，故为负迁移。 仪表的测量范围为-5273.5～-679.7 Pa（-5273.5+4593.8）
物位的测量
七、超声波物位计
• 利用声波在空气中传播速度 不变的原理，通过检测声波 发射和反射全过程的时间间 隔可以计算出物料界面到探 头的距离，从而得到物位的 高低。 • 注意事项：
– 确保反射波能回到探头； – 防止物料对声波的吸收（如表 面泡沫漂浮）。
2.4.1.4
温度的测量
• 温度是化工过程中最普遍而重要的操作 参数。
2.4.3.2
电动执行机构——概念
2.4.3.3
气动执行机构——概念
2.4.3.4
调节机构——概念
调节机构——结构
调节机构——结构
调节机构——结构
调节机构——结构
调节机构——结构
调节机构——结构
调节机构——结构
2.4.4
2.4.1.3
物位的测量
• 物位：
– 液位：容器中液体表面的高低； – 料位：容器中固体的堆积高度； – 界面：两相物质的交界面。
物位计的分类
• • • • • • • 直读式物位计 浮力式物位计 压差式物位计 电磁式物位计 核辐射式物位计 超声波物位计 光电式物位计
一、直读式物位计
• 用带有刻度的透明物质（如玻璃、有机玻 璃）作为容器壁的一部分或连通管，可以 直接显示容器内液位的高低。
• 2.气压传动的缺点 气压传动的缺点
• 1)由于空气具有可压缩性,因此工作速度稳定性稍差.但采 用气液联动装置会得到较 满意的效果. • 2)因工作压力低(一般为 0.310MPa),又因结构尺寸不宜过 大,总输出力不宜大于 1 0～40kN. • 3)噪声较大,在高速排气时要加消声器. • 4)气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速 慢,因此,气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路.
测量技术 物位检测
5、核辐射物位仪表：利用射线透过物料时 其强度随物质层的厚度而变化的原理。
6、声波式物位仪表：由于物位的变化引起 声阻抗的变化、声波的遮断和声波反射距离 的不同，测出这些变化就可测知物位。根据 工作原理分为声波遮断式、反射式和阻尼式 。
C 2 (2 1)H KH
ln(D d )
1
2
L H
当电容器的几何尺寸和介电
物位检测
第一节 物位检测的意义及主要类型
物位测量在工业生产中具有重要的地位。例如 蒸汽锅炉运行时，如果汽包水位过低，就会危及锅 炉的安全，造成严重事故。
一、物位的基本概念 液位：容器中液体介质的高低 料位：容器中固体物质的堆积高度 界面：两种密度不同液体介质的分界面的高度
测量液位的仪表叫液位计，测量料位 的仪表叫料位计，测量两种密度不同液体 介质的分界面的仪表叫界面计。
全、正常进行。
三、检测方法分类 物位传感器种类较多, 按其工作原理可分为下列
几种类型:
1、直读式物位仪表：根据流体的连通性原 理测量液位。如玻璃管液位计、玻璃板液位 计等。
2、差压式物位仪表：利用液柱或物料堆积 对某定点产生压力的原理而工作。
3、浮力式物位仪表：利用浮子高度或浮力 随液位高度而变化的原理工作。
二、零点迁移问题 差压变送器安装位置条件不同存在着仪表零点迁
移问题。 1．无迁移 理想测量条件下，液位H=0时，变送器的输入压
差信号∆P=0，差压变送器的输出为零点信号4mA。 零点是对齐的：
H＝0时
p = Hg =0
I0=4mA 这种情况称为无迁移。
实际应用时，由于差压变送器安装位置的限制， 测量零点很难对齐，需要对变送器的零点进行迁移。
物位检测工作原理和方法
物位检测工作原理和方法物位检测是指通过一定的原理和方法，准确测量和确定容器、槽、管道等储存装置中物料的高度或液位，以监控和控制物料的运输、存储和生产过程。
它在工业生产和过程控制中起到了至关重要的作用。
本文将介绍物位检测的工作原理和常用方法。
一、物位检测的工作原理物位检测的工作原理主要包括以下几种：1. 压力原理：此原理适用于液体或气体的物位检测。
通过测量容器底部或其他位置的压力变化来判断物料的高度。
当物料的高度增加时，底部的压力也会相应增加。
基于这个原理，常见的物位检测方法包括差压法、浮子法和静压法。
2. 音频原理：此原理适用于散装物料的物位检测。
通过发送超声波或雷达信号，并测量信号的反射时间来计算物料的高度。
超声波或雷达信号在物料与容器间反射，其往返时间与物料的高度成正比。
这种物位检测方法在实时性和准确性方面具有优势。
3. 电容原理：此原理适用于液体和散装物料的物位检测。
利用物料和容器之间的电容变化来测量物料的高度。
当物料的高度增加时，其与容器壁之间的电容值也会相应增加。
4. 微波原理：此原理适用于液体和散装物料的物位检测。
通过发射微波信号，测量其传播时间和相位变化，从而确定物料的高度。
微波信号在物料和容器之间传播，并被物料吸收、反射或透射。
根据信号的变化，可以准确测量物位。
二、物位检测的常用方法根据不同的工作原理，物位检测的常用方法主要有以下几种：1. 差压法：通过测量容器底部与顶部或容器内外的压力差，来确定物料的物位。
差压法适用于液体和气体的物位检测。
它的优点是测量范围广，且不受物料性质的影响。
2. 浮子法：利用浮子的上浮或下沉来判断物料的高度。
浮子通常与指示器相连，通过浮子的运动来显示物料的物位。
浮子法适用于液体的物位检测，特别是在恶劣的工作环境下，如高温、高压等。
3. 静压法：通过测量容器底部的静水压力，来判断和计算物料的高度。
静压法适用于液体的物位检测，其优点是测量范围广，且不受物料性质的影响。
第六章 物位测量
2 1 L 2 ( 2 1 ) H C C 0 R R ln ln r r
r
r
当圆筒形电容器几何尺寸一定，电容器电容 增量与液位高度H成正比。同时，两种介质的 介电常数的差值越大，△C越大，灵敏度高。
• 测量非导电液体的电容液位传感器如图所示。它是由 金属棒做成的内电极和由外壁带孔的金属圆筒做成的 外电极两部分构成的圆筒形电容器。测量时，将其竖 直放在被测液体中，若设空气的介电常数为 1 ，当液 位为零时，该圆筒形电容器的电容量为
4、吹气式液位计 当测量具有腐蚀性、高黏度或 含有悬浮颗粒的敞口容器液位， 且准确度要求不很高时，常选用 吹气式液位计。 吹气式液位计的原理如图， 在敞口容器中插入一根导管，压 缩空气作为气源首先经过滤器过 滤，再通过减压阀使压力降至某 一恒定值，并由气源压力计指示， 该恒定压力的大小按被测液位高 度而定。具有恒定压力的洁净压 缩空气再流经起限流、恒流作用 的节流阀，其流量大小由浮子流 量计指示。最后恒流气体从导管 下端敞口处逸出，鼓泡并通过液 体进入大气。
物位检测的主要方法
• • • • •
静压式物位检测 浮力式液位检测 电气式物位检测 声学式物位检测 射线式物位检测
第一节 静压式物位检测
静压法测量原理 若液位的高度位h， 则液体底部的压力为：
P B gh
p P B gh p h 所以测得表压力p即可求得 g 液位高度h。
正压室： P P 1 gH 2 gh1 1 负压室： P P 2 gh2 1 差压：
P 1 gH 2 g (h2 h1 )
第二节 浮力式液位检测
上限水银 开关
磁钢 下限 水银 开关 非导 磁管
一．恒浮力式液位检测： 基本原理：浮于液面上的浮子随 着液位上升或下降，根据浮子的 调整箱组件 位置实现液位的检测。 既可测量液位，也可测密度不等 的两种液体的界面，但密度差应 足够大。浮子式和浮球式是典型 的恒浮力式液位计 有：浮子重锤液位计、浮子钢带 液位计、浮顶罐、浮球式。
物位检测
四．量程迁移：
为了使变送器的 输出不受固定压 差的影响，采用 零点迁移法，进 行负迁移，迁移 量为Pg。
• 例如：已知 h1 1.0m ，
3 1 1200 kg / m3 ， 2 950kg / m，
h2 5.0m ， Lm 0 3.0m，
四．量程迁移：
液位高度变化形成的 差压值为：
一．恒浮力式液位检测： 基本原理：浮于液面上的浮 子随着液位上升或下降， 根据浮子的位置实现液位 的检测。 例如：浮球式水位控制器：
上限 水银 开关 调整箱 组件
磁钢
下限 水银 开关 非导 磁管
连杆
浮球 浮筒
二．变浮力式液位检测（浮筒式液位计）
将一质量为 m的浮筒悬挂在弹簧 上，弹簧的下端被固定，当测量 桶内无水时，浮筒的重力与弹簧 力达到平衡时，有：
2、超声波的应用 超声探伤所用的频率一般在0.5-10MHz之间，对钢等金属材料 的检验，常用的频率为1-5MHz。 (1)超声波方向性好：超声波是频率很高、波长很短的机械波， 在无损探伤中使用的波长为毫米数量级。超声波像光波一样具 有良好的方向性，可以定向发射。 (2)越声波能量高：超声波探伤频率远高于声波，而能量(声强) 与频率平方成正比。
主要分类
静压式物位检测
浮力式液位检测
电气式物位检测
声学式物位检理
若液位的高度位h，则液 体底部的压力为：
P B gh
p P B gh p h g
h
所以测得表压力p即可求得液位高度h。
二．压力式液位计 （开口容器的液位测量） 1．用压力表测量液位：
(3)能在界面上产生反射、折射和波型转换；在超声波探伤中。
(4)超声波穿透能力强：超声波传播能量损失小，传播距离大， 穿透能力强。
物位计的工作原理和应用
物位计的工作原理和应用1. 什么是物位计？物位计，也称为液位计或位移传感器，是一种用于测量容器内液体或固体物料的高度或位置的设备。
它可以帮助工程师和操作人员实时监测物料的位置，以便进行及时的控制和管理。
2. 物位计的工作原理物位计的工作原理基本上分为两种类型：直接测量和间接测量。
2.1 直接测量直接测量物位计通过物料的压力、重力或电容等特性来测量物料的高度。
以下是几种常见的直接测量方法：•压力式物位计：压力式物位计利用液体或物料的压力来测量物料的高度。
它通过将管道或容器中的压力转换成与物料高度相关的电信号来实现测量。
常见的压力式物位计包括差压式物位计和绝对压力式物位计。
•重力式物位计：重力式物位计利用重力的作用来测量物料的高度。
它使用浮子或塞子等浮力装置，根据物料高度的变化来测量液位。
•电容式物位计：电容式物位计利用物料和容器之间的电容变化来测量物料的高度。
它通过将电容与液位高度之间的关系转换为电信号来实现测量。
2.2 间接测量间接测量物位计通过测量物料对某种物理特性的反射或传播来推断物料的高度。
以下是几种常见的间接测量方法：•超声波物位计：超声波物位计利用超声波在物料和容器之间传播的时间来测量物料的高度。
它通过发送超声波脉冲并测量超声波返回的时间来计算物料的高度。
超声波物位计适用于非接触式测量，并且适用于各种液体和固体物料。
•雷达物位计：雷达物位计与超声波物位计类似，但它使用雷达信号而不是超声波信号来进行测量。
雷达物位计适用于长距离的测量，而且可以在恶劣的环境条件下进行工作。
3. 物位计的应用领域物位计广泛应用于各种工业领域中，提供了对液体和固体物料的实时监测和控制。
以下是几个常见的物位计应用领域：•石油和天然气行业：在石油和天然气行业中，物位计被用于测量油罐、储罐和管道中的油位和液位，以确保正常的生产和储存过程。
•水处理厂：物位计被广泛应用于水处理厂中，用于监测水箱、沉淀池和污水处理设施的液位，以确保水的质量和供应的稳定性。
3.6 物位的检测
可见，被测介质物位与电容量的变化 呈正比，只须通过测量电路对电容的 检测与转换将其变为标准的电流信号 输出，即可求出被测介质物位H。
用于测量导电性物 位电容式液位计， 它是一根金属棒插 入盛液容器内，金 属棒作为电容的一 个极（包有绝缘材 料），导电液体和 容器壁构成电容器 的外电极。
3.6.5 静压式物位检测
W A ( H x ) g k ( x0 x )
H (1 k A g ) x
(二)浮子液位计
由非磁性的直管、浮子， 以及直管外的指示器三者 组成。 当液位升降时，管中磁性 浮子也随之升降，浮子内 的永久磁钢通过磁耦合传 递到磁翻柱指示器，驱动 翻柱翻转，当液位升时翻 柱由白色转变为红色，当 液位降时 翻柱由红色转变 为白色，红白交界处为容 器内部液位的实 际高度。
超声波探头安装于容器底部，所测液 位高度H为
H 1 2 c.t
(三)液—液超声波相界面传感器原理
超声波探头安装于容器底部，A、B两种 液体相界面在H处. 超声波在A、B两种液体的传播速度为v1、 v2，设超声波在液体A中传播并被相界面 反射回来的往返时间为t1、超声波在液体 A,B中传播并被液面反射回来的往返时间 为t2，
f f 2 f1 4F f 0 C L
f1 f2
f0
——回波频率； f 0 ——固态源初始频率；
仪器仪表基础知识-第五章物位的检测
仪器仪表基础知识
2、浮力式液位计
工作原理：基于液体浮力原理而工作的。 优点：不容易受到外界环境的影响；浮子或浮筒直接受 浮力推动，比较直观、可靠，结构简单、维修方便等。 缺点：由于具有可动部件，故容易受摩擦而影响它 的灵敏度和增大误差，而且可动部件易被污垢、锈蚀卡 死而影响可靠性。另外，由于浮筒或浮子要垂直或横伸 于容器中，故所占空间较大。
仪器仪表基础知识
5、雷达液位计 、
它是基于发 射波与反射波 之间的频率差 原理工作的。 原理工作的。
仪器仪表基础知识
6、超声波物位计
应用回声测距法 的原理制成的一种物 位仪表。声波从发射 位仪表。 至接收到反射回波的 时间间隔与物位高度 成正比。 成正比。
ct h= 2
仪器仪表基础知识
超声波物位计的特点及其分类
仪器仪表基础知识
法兰式压力变送器的应用
法兰式差压变送器适宜于测量腐蚀性 结晶性 腐蚀性、结晶性 腐蚀性 结晶性、 粘稠性和含有悬浮物 含有悬浮物的液体的液位和界位测量。 粘稠性 含有悬浮物 法兰式差压变送器缺点 缺点：比普通的差压变送器贵 缺点 贵 ，而且有的毛细管内的充灌液 充灌液很容易渗漏掉。反应比 充灌液 普通的差压变送器迟缓 迟缓，特别是天冷的时候，仪表的 迟缓 灵敏度更低。法兰式液位计的测量范围还受毛细管长 度的限制。因此，使用哪一种液位计进行测量，要视 具体的情况而定。
仪器仪表基础知识
仪器仪表基础知识
3.翻板式液位计 翻板式液位计
翻板由极薄的导 磁金属制成，每片宽 10mm，垂直排列， 并各自能绕框架上的 小轴旋转。翻板的一 面涂有红漆，另一面 涂银灰漆。
仪器仪表基础知识
4 静压式液位计
静压式液位计是根据液 液 柱静压与液柱高度 液柱高度成正比的 柱静压 液柱高度 原理来实现的。如图所示， 根据流体静力学 流体静力学原理可得A、 流体静力学 B两点之间的压力差为 ∆p＝pB－pA＝ρgH
3.6 物位的检测(li)
ρ1=ρ2，则h1=h2
二、浮力式物位仪表
分：恒浮力（浮子）和变浮力（沉筒）
1 恒浮力式液位计：
原理：当浮标受力平衡时，浮标可以随液 面稳定： W F G
式中 W——浮标的重力； F——浮标所受的浮力； G——平衡重物的重力。
液位上升时，其上浮力F增加，W F G ，浮标向上移动。直达到 新的力平衡，反之亦然。因而实现了浮标对液位的跟踪。通过同步移 动 的平衡锤便可以指示出液位的高度。 特点：简单直观，测量精度低。 误差原因：滑轮摩擦，钢丝绳热胀冷缩。
5.测量固体颗粒料位
通常采用一根金属电极棒与金属容器壁构成电容器的两电
极。传感器电容量：
2 ( 0 ) CX h ln D0 / d
ε 为固体物料的介电常数；D0为容器的内径。
测量非导电固体颗 粒料位原理
电容式物位计的特点
无可动部件，与物料密度无关 需要考虑温度对介电常数的变化的影响 物料（特别是粉料）由于含水量的不同、以及物料的混 合比例、密度、导电性等都极大地影响它的介电常数， 导致物位计不能正常工作。并且如果在物位计的绝缘子 上滞留粉料会导致物位计失灵，因此不适合测量粉料。 物位对电容器的电容量变化值很小，往往只是几微法至 几百微法，易受干扰影响，电容测量比较困难
1
这说明，如果不对该液位计进行调整，它能检测的界面范围仅为 0～128.6mm，变送器输出与界面之间的关系如曲线2所示
浮筒式液位计
为使该液面计能在界面0～300mm范 围内进行检测，应对它进行重新标定。 300 设界面为0时，由于液体1对浮筒产生 H 的浮力相当于水的液位为 H 0 时的浮 力，则 300 820Ag 1000H0 Ag
2．按传感器与被测介质是否接触分类
常见的物位检测方法及物位计
常见的物位检测方法及物位计物位检测面临的对象不同，检测条件和检测环境也不相同，因而检测方法很多。
归纳起来大致有以下几种方法。
1、直读式。
这种方法最简单也最常见。
在生产现场经常可以发现在设备容器上开一个窗口或接旁通玻璃管液位计，用于直接观察液位的高低。
该方法准确可靠，但只能就地显示，容器压力不能太高。
2、静压式。
根据流体静力学原理，静止介质内某一点的静压力与介质上方自由空间压力之差同该点上方的介质高度成正比。
因此可通过压差来测量液体的液位高度。
基于这种方法的液位计有差压式、吹气式等。
3、浮子式。
该方法指利用浮子高度随液位变化而变化，或液体对沉浸于液体中的沉筒的浮子随液位高度而变化的原理而工作。
前者称恒浮力法，后者称变浮力法。
基于这种方法的液位计有浮子式、浮筒式、磁翻转式等。
4、机械接触式。
该方法指通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实现物位的测量。
主要有重锤式、音叉式、旋翼式等。
5、电气式。
该方法指将敏感元件置于被测介质中，当物位变化时，其电气性质如电阻、电容、磁场等会相应变化。
这种方法既适用于测量液位，又适用于测量料位。
主要有电接点式、磁致伸缩式、电容式、射频导纳等。
6、声学式。
该方法指利用超声波在介质中的传播速度及在不同相界面之间的反射特性来检测物位，可以检测液位和料位。
7、射线式。
放射线同位素所放出的射线穿过被测介质时会被介质吸收而减弱，吸收程度与物位有关。
8、光学式。
该方法指利用物位对光波的遮断和反射原理工作，光源有激光等。
9、微波式。
利用高频脉冲电磁波反射原理进行测量，相应地有雷达液位计、雷达物位计等。
在物位检测中，有时需要对物位进行连续测量，时刻关注物位的变化；而有时仅需要测量物位是否达到上限、下限或某个特定的位置，这种定点测量用的仪表被称为物位开关，常用来监视、报警及输出控制信号。
物位开关有浮球式、电学式、超声波式、射线式、振动式等，其工作原理与相应的物位计工作原理相同。
第六篇：物位测量
得：
cx Ag(H x)
∴
x A g H k H c A g
可见：浮筒产生的位移 Δx与液位变化 ΔH成比例。（原
因是浮筒所受浮力发生变化，所以称为变浮力法测量）
指出：如果在浮筒的连杆上安装一铁芯如图，则差动变速器 便可输出相应信号。
三、典型恒浮力液位计、变浮力液位计的应用实例
1.恒浮力式液位计 ①内浮球式液位计： (W F )L1 GL2 ②外浮球式液位计： (W F )L1 GL2 W――浮球重力； G――平衡物重力； F――所受浮力 ； L1――转轴到浮球的垂直距离； L2――转轴到重物重心的垂直 距离。 ③磁翻板式液位计 2.变浮力式液位计 ①扭力管式浮筒液位计 ②轴封膜片式浮筒液位计
பைடு நூலகம்要内容
一、物位测量的意义及其工业过程的实际需求 二、恒浮力、变浮力物位测量的原理及应用中应注意的问题 三、典型恒浮力液位计、变浮力液位计的应用实例 四、静压式液位测量的原理及典型应用 五、差压式液位测量的原理、应用及零点迁移问题 六、超声波物位计 七、电容式物位计
一、物位测量的意义及其工业过程的实际需求
由此可以看到这里W、G都是常数，当浮子在新 的液位上达到平衡以后，F的值也应是常数。所以 我们称此种测量方法为恒浮力法测量。
（2）应注意的问题：
①由于绳索的自重存在，会在l1与la不等时产生测量误 差。
指出：这类误差由于是有规律的误差，可以在标 尺分度时予以修正。
②由于滑轮摩擦力的作用所产生的误差
p p1
（动画）
正迁移的情况是，变送器的安装位置不与被 测液位的下限同高，而是正压室事先就有一 段液柱压力。有：
p p p H g h g
于是当 H=0时，p hg 0，如不对变送器调整，则在此况下 变送器输出大于 4mA。
第三章-物位测量仪表
第三章物位测量仪表第一节：概述在化工生产中，对某些设备内的物位进行测量和调节也是十分重要的。
它能为正常生产和质量管理以及经济核算，提高经济效益提供可靠的依据。
在连续生产过程中，维持某些设备内的稳定（如锅炉、蒸发器、吸收塔)等,对保证生产安全、优质、高产等也是必不可少的。
一、物位测量的概念我们把存在于罐、塔、槽以及自然界中的江、湖、水库等中的液体或水积存的相对高度或表面位置叫做液位；把存在于料斗、罐、储仓，堆场等处的固体块、颗粒、粉料等堆积的相对高度或表面位叫做料位；把在同一容器中，两种密度不同且互不相溶的液体之间或液体和固体之间的分界面（亦称相界面）位置叫做界位。
上述液位、料位、界位总称为物位。
用来对物位进行测量、报警和自动调节的自动化仪表称物位测量仪表。
二、物位测量仪表的分类按工作原理分，物位测量仪表可分成直读式（包括玻管式、玻板式两类，而玻板式又可分为透光式和折光式两种），浮力式（包括恒浮力式，变浮力式两类，而恒浮力式又可分为浮标式与浮球式，其中浮球式还可分为内浮式和外浮式）、静压式（包括压力式和差压式）、电磁式（包括电阻式、电容式、电感应式等）、声波式、核辐射式等。
第二节：浮力式液位计浮力式液位计分为恒浮力式液位计和变浮力式液位计，以飘浮在液面上的浮子（浮标）将跟随液位的变化而产生位移来测量液位制成的仪表为恒浮力式液位计。
未完全浸沉于液体中的浮筒（沉筒）所受的浮力将随液位的变化来进行液位测量的而标志的仪表称变浮力式液位计。
浮力式或浮筒是这类仪表的敏感元件，它能将液位的变化转换成位移或力的变化，然后通过机械或电气或其它形式将液位的变化进行就地或远传显示，以实现对液位的测量。
浮力式液位计的主要特点是结构简单，工作可靠，不易受外界环境的影响，维修也较简便。
一、恒浮力液位计恒浮力式液位计是利用浮子本身的重力和所受的浮力均为定值，浮子始终漂浮在液面上，并跟随液面的变化而变化来进行测量液位的。
常见的浮子式液位计可分为带有钢丝绳（或钢带）的浮子式液位计、杠杆带浮子式液位计和依靠浮子电磁性能传递的液伴计（如：磁翻板式液位计）。
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5.3 浮力式液位计
工作原理：基于液体浮力原理而工作的。 浮力式液位计分为浮子式和浮筒式液位计两种。 优点：不容易受到外界环境的影响；浮子或浮筒 直接受浮力推动，比较直观、可靠，结构简单、维修 方便等。 缺点：由于具有可动部件，故容易受摩擦而影响 它的灵敏度和增大误差，而且可动部件易被污垢、锈 蚀卡死而影响可靠性。另外，由于浮筒或浮子要垂直 或横伸于容器中，故所占空间较大。
5.3.1 浮子式液位计
① 基本原理：
设园柱形浮子外径为D 浮子浸入液体高度为d
液体密度为 浮子所受浮力为：F D2 hg
4
理想情况下，浮子浸入液体的高度h是不变的，将来液位变化 时，浮子随液位上、下移动，通过滑轮使悬锤上、下移动，指 示液位高低。
1、浮子式液位计：是一种恒浮力式液位计。 ① 基本原理：
通过测量漂浮于被测液面上的浮子（浮 标）随着液面的变化而上下移动而产生的位 移来检测液位高低，其所受浮力的大小一定。 即检测浮子所在位置可知液面高低。
浮子形状常见有圆盘形、圆柱形和球形等。下面以圆柱形为例 来作分析。如图：
浮子通过滑轮和绳带与平衡重锤连接，绳带的拉力与浮子的重 量及浮力相平衡，以维持浮子处于平衡状态而漂在液面上，平衡 重锤位置即反映浮子的位置，从而测知液位。
优点：结构简单、价格便宜， 一般用在温度及压力不太高的场合 就地指示液位的高低。
缺点：不能测量深色或粘稠的介质的液位，另 外玻璃易碎，且信号不能远传和自动记录。
玻璃液位计按照结构可以分为玻璃管式和玻 璃板式液位计两种。
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5.2 直读式液位计
当用玻璃液位计进行精确测量时应注意： 应使容器和仪器中的介质具有相同的温度，以免因密度 不同而引起示值误差。 玻璃液位计管径不宜太小，以免因毛细现象而引起示值 误差。 应尽量减小连通管上的流动阻力，以减小液位快速变化 时产生的动态误差。 为了改善仪表的动态性能，也不能把连通管上的阀门省 掉。当玻璃管或玻璃板一旦发生损坏时，可利用连通管上 的阀门进行切断，以免事故扩大。
一、定义：
物位:储物在容器中的积存高度。即液位、料位和界位的位置 统称为物位。
液位 液体介质表面高低 液位计 料位 固体物料的堆积高度 料位计 检测 界位 不同液体的界面位置 界面计
物位是液位、料位、界位的总称。对物位进行测量、指示和控制
的仪表，称物位检测仪表。
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5.1.2物位测量的工艺特点和主要问题
1.液位测量的工艺特点
液面是一个规则的表面，但当物料流进、流 出时，会有波浪，或者在生产过程中出现沸腾 或起泡沫的现象。 大型容器中常会出现液体各处温度、密度和粘 度等物理量不均匀的现象。 容器中常会有高温、高压，或液体粘度很大， 或含有大量杂质、悬浮物等。
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5.1.2物位测量的工艺特点和主要问题
2.料位测量的工艺特点
物料自然堆积时，有堆积倾斜角，因此料面是不平的, 难以确定料位高度。
物料进出时，又存在着滞留区（由于容器结构而使不 易流动的死角处，叫做滞留区），影响到物位最低位置 的测准。
储仓或料斗中，物料内部可能存在大的孔隙，或粉料 之中存在小的间隙，前者影响对物料储量的计算，而后 者则在振动或压力、湿度变化时物位也随之变化。
3.界位测量中最常见的问题是界面位置不明显，
浑浊段的存在也影响测准。
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5.1.3 物位测量仪表的分类
物位测量仪表的种类很多，而且还在不断发 展。按其工作原理可归纳为以下几种：
直读式物位测量仪表、浮力式物位测量仪表、 静压式物位测量仪表、电磁式物位测量仪表、 电容式物位测量仪表、超声波式物位测量仪表 核辐射式物位测量仪表等。 此外，还有声学式、称重式、重锤式、旋翼式 等。
浮子所受浮力为：F D2 hg
4
但由于液体的黏性、传动系统的摩擦等 因素，液位变化△H只有达到一定的值时（即 浮子浸入液体深度h变化到一定值时△h ）， 造成浮力发生△F的变化时，浮子才会动作， 才可能带动悬锤指示变化。这表明了液位计存在不灵敏区。
（2）杠杆浮球式液位计
杠杆浮球式液位计分为内浮式和外浮式。使用时若有沉 淀物或凝结物附在浮球上，要重新调整平衡锤的位置，校正 零位。这类仪表变化灵活，容易适应介质的温度、压力、粘 度等条件。但受机械杠杆长度的限制，测量范围较小。
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5.3 浮力式液位计
5.3.1 浮子式液位计
重点：各种浮子式液位计的特点、原理、结构和使用。 难点：各种浮子式液位计的使用。
5.3.2 浮筒式液位计
重点：各种浮筒式液位计的特点、原理和结构。 难点：浮筒式液位计的校验。
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5.3.1 浮子式液位计
1、浮子式液位计：是一种恒浮力式液位计。 （1）钢丝绳（或钢带）式浮子液位计 ① 基本原理：
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5.1 概述
5.1.1 物位测量的一般概念
重点：物位测量的基本概念。
5.1.2物位测量的工艺特点和主要问题
重点：液位测量的工艺特点。 难点：料位测量的工艺特点。
5.1.3 物位测量仪表的分类
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5.1.1物位测量的一般概念
物位检测是对设备和容器中物料储量多少的度量。物位检 测为保证生产过程的正常运行，如调节物料平衡、掌握物料消 耗数量、确定产品产量等提供可靠依据。在现代工业生产自动 化过程监测中物位检测占有重要的地位。
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5.2 直读式液位计
直读式液位计是一种简单而常用的液位测量仪 表。其中最简单的就是直接用直尺插入介质中来 测量液位，另外就是用玻璃液位计进行测量。
重点：玻璃液位计的原理、结构、特点。 难点：玻璃液位计的分类，以及使用注意事项。液位计的工作原理：按照 连通器液柱静压平衡的原理工作的 。
5第 章 物位的测量
本章介绍了物位的基本概念，以及物位测量 的特点，详细分析了一些典型物位计的工作原理， 介绍了它们的优缺点、应用场合及使用的注意事项。
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教学目录：
5.1 概述 5.2 直读式液位计 5.3 浮力式液位计 5.4 静压式液位计 5.5 电容式物位计
5.6 电阻式液位计 5.7 超声波式物位计 5.8 导波雷达物位计