液位的测量
液位测量方法与实践 (2)
采用冗余设计、故障诊断等技术，提 高液位测量系统的可靠性和稳定性， 保证长期稳定运行。
多参数与集成化
多参数
在液位测量中集成温度、压力、流速 等其他参数的测量，实现多参数测量 和监控，提高测量的全面性和准确性。
集成化
将多个测量系统集成在一个平台上， 实现资源共享和数据互通，提高测量 效率和管理水平。
在污水处理、水文监测等领域，液位 测量可以帮助监测和控制污染物排放， 保护环境。
在油品、液化气等物流运输领域，液 位测量是安全和计量的重要手段，能 够保证运输安全并准确计量货物量。
液位测量方法的分类
接触式测量
接触式测量方法是通过测量液位与容器底部或顶部之间的距离来计算液位高度。 这种方法需要直接接触液体，因此对于腐蚀性、有毒或高温等恶劣环境下的液 位测量具有一定的局限性。
液位测量方法与实践
• 引言 • 液位测量原理 • 液位测量实践 • 液位测量精度与误差分析 • 液位测量技术的发展趋势 • 结论
01
引言
液位测量的重要性
工业生产
在石油、化工、制药等工业生产过程 中，液位测量是关键的工艺参数之一， 对于确保产品质量、安全生产和节能 减排具有重要意义。
物流运输
环境保护
06
结论
总结液位测量的方法与实践
超声波液位测量法
利用超声波在空气中传播的特性，通过测量超声波从发射到接收的时间差来计算液位高 度。
雷达液位测量法
利用雷达发射电磁波并接收反射回来的信号，通过测量电磁波往返时间来计算液位高度。
总结液位测量的方法与实践
重力液位测量法
利用重力的原理，通过测量液体重力产 生的力矩来计算液位高度。
对未来液位测量的展望
液位检测原理
液位检测原理
液位检测原理是通过测量液体的高度来判断液位的位置。
常见的液位检测原理包括浮子式液位检测、电容式液位检测、阻抗式液位检测、压力式液位检测等。
其中，浮子式液位检测利用浮子的浮力原理，通过测量浮子的位置来确定液位的高度。
当液位上升或下降时，浮子也会随之相应地上升或下降，从而改变浮子与液位检测装置之间的传感器电路，完成液位监测。
电容式液位检测是利用电容变化来测量液位高度。
通过在液体中安装两个电极，液体的介电常数随着液位的变化而改变，从而导致电容变化。
测量电容的变化，就可以确定液位的高度。
阻抗式液位检测是利用电流通过液体时的阻抗变化来检测液位。
将电流通过液位上升或下降的位置，液体的阻抗值也会相应地改变。
通过测量电流与液体之间的阻抗，就可以判断液位的高度。
压力式液位检测利用液体的压力变化来测量液位高度。
通过在液体中安装一个压力传感器，液体的压力随着液位的变化而改变。
测量液体压力的变化，就可以确定液位的高度。
以上就是液位检测的一些常见原理，不同的液位检测原理适用于不同的场景和需求，可以根据实际情况选择合适的液位检测原理。
液位测量的原理
液位测量的原理
液位测量是指测量容器或管道中液体的高度或深度。
液位测量的原理根据不同的情况和要求可以有多种方法，下面将介绍几种常见的液位测量原理。
1. 浮子法：浮子法利用浮力原理进行液位测量。
在测量容器中放置一个浮子，浮子质量较轻，可以浮在液体表面上。
通过固定在浮子上的测量装置，可以测量出浮子的位置，从而确定液体的高度。
2. 压力法：压力法通过测量液体对传感器的压力来确定液位。
常用的压力法有压力变送器和毛细管法两种。
压力变送器将液体的压力转换为电信号，通过测量这个电信号可以确定液位的高度。
毛细管法是利用毛细管内液体的静压力来测量液位，根据液体静压力和毛细管的长度，可以计算出液位高度。
3. 振荡法：振荡法利用液位的变化来改变振荡器的频率或振幅，通过测量振荡信号的变化来确定液位的高度。
常见的振荡法有声波法和电容法两种。
声波法是利用超声波的传播速度受液体密度和温度的影响，通过测量超声波的传播时间来确定液位的高度。
电容法是将液体和电容器构成一个电容系统，通过测量电容的变化来确定液位的高度。
4. 导纳法：导纳法是利用液体对电流的导电能力来测量液位。
常见的导纳法有电导法和电阻法两种。
电导法是通过测量液体的电导率来确定液位的高度，电阻法是通过测量液体对电阻的影响来确定液位的高度。
这些液位测量原理各有优劣，选择适合的方法要根据实际情况来决定。
液位的测量按原理分为
液位的测量按原理分为液位的测量可以按照不同的原理进行分类。
以下将介绍液位测量的几种常见的原理及其工作原理、优缺点以及应用领域。
1. 水银压力法水银压力法是一种传统的液位测量方法，基于水银的密度较大，当液位升高时，水银柱的高度也会相应增加。
液位计的构造包括一根与液体相接触的管子，另一端与气体相接触的管子，并通过两端之间的压力差来测量液位的高度。
该方法通常适用于高精度的液位测量，优点是测量精度高，能够测量多种液体，缺点是不适用于腐蚀性液体，且水银的环境污染问题不能忽视。
2. 浮子法浮子法利用浮力原理测量液位高度，浮子随着液面的升降而上下浮动。
液位计中通常有一个浮子，浮子通过浮子杆与指示器相连接，液位的升高会使得浮子上升，反之则下降。
液位测量通过观察浮子的位置确定液位高度。
该方法适用于低粘度和不易结垢的液体，而对于高粘度液体或易结垢的液体则不适用。
优点是结构简单，使用方便，缺点是受到浮子质量、浮力等因素的影响，测量精度相对较低。
3. 压阻法压阻法基于液体的压力与液位高度成正比的原理，通过测量液位下方的液体对压力传感器的压力来确定液位高度。
该方法适用于液体的密度和温度变化较小的情况，优点是测量范围广，且不受液体性质的限制，缺点是需要进行温度和密度的补偿，且测量精度有一定的误差。
4. 雷达测量法雷达测量法利用了电磁波在空气与介质界面上的反射特性，通过测量从介质表面反射回来的电磁波的时间来确定液位高度。
该方法适用于各种不同介质的液位测量，具有非接触、不受液体性质限制、测量精准等优点，但同时也存在影响的因素较多、价格较高等缺点。
5. 超声波测量法超声波测量法是利用超声波在液体中的传播速度与液体的密度和温度有关的原理，通过测量超声波从液体表面反射回来的时间来确定液位高度。
该方法适用于各种不同液体的液位测量，并且具有非接触、高精度的特点，但也存在受液体泡沫和杂质影响大的缺点。
6. 导电法导电法是在液体中引入电极，通过测量电极间的电阻或电容来确定液位高度。
液位的测量原理
液位的测量原理
液位的测量原理通常可以分为以下几种常用的方法：
1. 浮子法：利用浮子在液面上漂浮或下沉的原理来测量液位。
浮子通常与液位计相连，当液位升高时，浮子随之上升；当液位降低时，浮子相应下沉。
通过观察浮子所处的位置，可以确定液位的高低。
2. 压力法：利用液体的静压力与液面高度之间的关系来测量液位。
通过将一个管道的一端浸没于液体中，并将另一端接入压力传感器，液体的压力可以通过传感器转化为电信号，从而测量液位的高度。
3. 振动法：利用液面导致振动频率改变的原理来测量液位。
传感器通常会产生特定频率的振动，当振动波传播到液体时，液体的密度改变会导致振动频率的改变。
通过测量传感器接收到的反射信号的频率，可以确定液位的高低。
4. 电容法：利用液体与电极之间的电容变化来测量液位。
电极可安装在液体表面或容器壁上，当液位改变时，液体与电极之间的电容会发生变化。
通过测量电极之间的电容值，可以确定液位的高低。
以上是几种常见的液位测量原理，不同的应用场景会选择不同的测量方法来实现液位的准确测量。
第七章 液位测量
K X H A
•
变浮力物位检测方法实质上就是将液位转 换成敏感元件浮筒的位移变化。可应用信号变 换技术进一步将位移转换成电信号，配上显示 仪表在现场或控制室进行液位指示和控制。图 7-12是在浮筒的连杆上安装一铁芯，可随浮筒 一起上下移动，通过差动变压器使输出电压与 位移成正比关系，从而检测液位。
P PB PA Hg
PA
PB
H
图7-1 静压式液位计原理
当容器为敞口时，则P0为大气压，上式变为：
p P P0 Hg
二、压力表测量液位计
当压力仪表与取压点(零液位)不在同一水平位置 时，应对其位置高度差而引起的固定压力进行修正。
图7-2 压力式液位计 (a)压力表测液位；(b)法兰式压力变送器测液位
浮子漂浮在液面上, 其平衡关系为
W1 F W2
图7-9 浮子式液位计测量原理 1-浮子；2-绳索；3-重锤；4-刻度尺
• 当液位上升时，浮子所受浮力F增加，则W1－ F<W2，使原有平衡关系被破坏，浮子向上移动。 但浮子向上移动的同时，浮力F减小，W1－F又 增加，直到W1－F又重新等于W2时，浮子 将停留 在新的液位上。 • 图7-9所示的浮子式液位计只能用于敞口容器。 在密闭容器中的应用如图 7-10 所示。在密闭容 器中设置一个测量液位的通道，通道的外侧装 有导轮 1 、浮子 2 、磁铁 3 ；通道内侧装有铁芯 4 。 当浮子随液位上下移动时，铁芯被磁体吸引而 同步移动，通过绳索带动指针指示液位的变化。
• 当被测液位H=0时介质是空气，电容器的电容量为
2 0 L C0 ln(D / d )
• 当液位为H时上下介质分别是空气和液体，电容C为 2 H 2 0 ( L H )
液位测量原理
液位测量原理
液位测量原理是通过不同的方式来确定液体的高度或深度。
以下是一些常见的液位测量原理：
1.浮力原理：根据浮力原理，测量液体高度的传感器可以测量液体中的浮子的浮力，进而确定液体的高度。
这种原理常用于液位开关或液位计。
2.压力原理：利用液体的静压原理，通过测量液体表面上方液体的压力来确定液体的高度。
这种原理常用于压力式液位计。
3.超声波原理：超声波液位传感器发射声波，然后测量声波从液面反射回来所用的时间，利用声波传播速度和时间的关系计算出液体的高度。
这种原理常用于非接触式液位计。
4.电容原理：通过测量液体与平行板电容器之间的电容值来确定液体的高度。
电容值与液体高度成正比，可以通过改变电容值来确定液位高度。
5.磁致伸缩原理：通过液体中的磁场感应器和测量装置之间的磁耦合来确定液体的高度。
液位变化时，磁场感应器会发生变化，从而可以得到液位的变化。
这些原理在不同的应用和场景中被广泛使用，可以根据具体需求选择合适的液位测量原理。
第5章 液位测量
第5章 液位测量液位的高低对核电厂来说是个重要的参数，例如反应堆冷却剂液位，蒸汽发生器水位、稳压器内液位等直接反映了核电厂的运行工况，关系到核电厂能否安全而经济地运行。
核电厂常用的液位检测仪表有下列几种：差压式的，浮子式的，指针式的，液位信号式等。
5.1 液体静力液位计我们通常见到的水位标尺玻璃管就是一种最简单的液体静力液位测量仪表, 如图5.1-1所示就是一种水位标尺管测量液位的示意图。
ρH жg h g T ρ=(5.1-1) 即ρ(=h жH T )/ρ(5.1-2)式中ρж——容器中液体的密度；T ρ——管子中流体的密度。
若*ρ和T ρ有差别。
则容器和管子中的液位就会不一致。
这是由于容器和管子中的温差引起的。
图5.1-1 用水位标尺管测量液位的示意图5.2 差压式液位计差压式液位计的工作原理是把液位高度的变化转换成差压的变化，因此其测量仪表就是差压计（差压变送器）。
差压式液位计准确测量液位的关键是液位与差压之间的准确转换，这种转换是通过平衡容器实现的，常用的平衡容器是双室平衡容器。
要求不高的场合是直接用差压变送器液位变化引起的差压。
因此，采用平衡容器的差压式液位仪表的工作原理是：用被测液柱高度与保持液位不变的平衡容器中液柱高度所造成的压差来进行液位测量，平衡容器和与差压计的连接管线充满了被测液体。
差压式液位计（变送器）具有统一的输出信号，即0~5mA 的电流信号。
5.1.1 加热器的液位测量图5.2-1所示为高压加热器中加热蒸汽冷凝水液位测量的示意图，这里使用了单室平衡容器，由于它与脉冲管相比具有较大的截面，因而可使液位保持不变。
图5.2-1 高压加热器中加热蒸汽冷凝水液位测量的示意图由图可见，g H P B ρ=1g h H g h P K ∏-+=ρρ)(2∴g h H h H P P P K B ])([21∏---=-=∆ρρρ(5.2-1)或g h H P K B )]()([∏∏---=∆ρρρρ(5.2-2)式中 h ——被测冷凝水位；H ——平衡容器水柱的高度； K ρ——冷凝水的密度；B ρ——平衡容器水柱的密度； ∏ρ——蒸汽的密度；P ∆——差压计的压差。
液位测量技巧与注意事项
液位测量技巧与注意事项液位测量是现代工业生产中非常常见和重要的一个环节。
它对于控制系统的设计和操作都有着重要的影响。
然而，液位测量也是一个复杂的过程，需要注意很多技巧和事项。
本文将介绍一些液位测量的技巧和注意事项，希望对读者有所帮助。
首先，选择合适的液位传感器是非常重要的。
液位传感器有多种类型，如浮球型传感器、压力传感器、超声波传感器等。
在选择时，需考虑液体的性质、温度、压力等因素，以确定合适的传感器。
此外，传感器的精确度和可靠性也是必须考虑的因素。
根据具体的应用场景，选择适合的液位传感器是确保测量准确性的关键。
其次，正确安装和调校液位传感器是确保测量准确性的关键步骤。
在安装时，应保证传感器的位置稳固，并注意与管道的连接，以防止泄漏。
在调校方面，应根据传感器的类型和使用说明，进行精确的调整。
例如，对于浮球型传感器，应根据液位变化调整浮球位置。
对于压力传感器，应注意压力的稳定，并进行合适的校准。
只有正确安装和调校传感器，才能有效保证液位测量的准确性。
另外，环境条件对液位测量也有很大影响。
例如，温度、压力、震动等因素都会对传感器的性能造成不同程度的影响。
因此，在选用传感器时，需要合理考虑环境条件，并选择能够适应的传感器。
同时，在操作过程中，需注意保持环境的稳定，避免极端条件对液位测量结果的影响。
此外，正确的信号处理也是保证液位测量准确的一项关键技巧。
在信号处理时，应注意滤波和校准等步骤。
滤波可以去除因干扰和噪声引起的误差，提高测量结果的可靠性。
校准则可以校正传感器的非线性特性和漂移现象，提高测量的准确度和稳定性。
通过合理的信号处理，可以有效提高液位测量的准确性。
最后，维护和保养液位传感器也是非常重要的。
定期清洁传感器，防止其受到液体沉积和腐蚀，以免影响传感器的性能和寿命。
此外，还可以定期进行检查和校准，保证传感器始终处于最佳工作状态。
维护和保养的良好习惯能够有效地延长传感器的使用寿命，提高测量的准确性和可靠性。
液位测量方法比较
液位测量方法比较液位测量是工业生产中常用的一种物理参数测量。
液体的液位测量是工业过程管道中的重要一部分，对于保证工业生产的稳定运行和安全运输具有重要意义。
本文将介绍几种常见的液位测量方法，并对其进行比较。
1.物理测量法物理测量法是一种直接测量液位高度的方法。
常见的物理测量方法包括浮子测量、压力测量和毛细管法测量等。
这些方法能够直接获得液体的实际高度，测量结果准确可靠。
-浮子测量：浮子测量是利用浮子在液体中浮沉的原理测量液位高度。
通过与液体相连的浮子移动的位置来确定液位高度。
这种方法测量简单，适用范围广，但测量精度相对较低。
-压力测量：压力测量是通过在液位上部和下部分别安装压力传感器，测量液压信号来计算液位高度。
这种方法测量精度较高，但对于特殊的液体介质和工艺管道，需要考虑温度、压力和介质的物理性质等因素。
-毛细管法测量：毛细管法测量是利用毛细管的液位高度和液体的粘度之间的关系来计算液位高度。
这种方法测量精度较高，但需要考虑液体的粘度对测量结果的影响。
2.电容测量法电容测量法是利用电容的原理测量液位高度。
在液体与容器壁之间形成一个电容，并通过测量电容的变化来计算液位高度。
电容测量法具有测量精度高、反应速度快、对介质适应性强等特点。
3.雷达测量法雷达测量法是利用漫射的雷达波在液体和空气界面上的反射来测量液位高度。
这种方法适用于各种工业场所，具有测量精度高、适应性强等优点。
4.超声波测量法超声波测量法是利用超声波在液体和空气之间传播的特性来测量液位高度。
该方法适用于各种介质的液位测量，具有测量范围广、测量精度高、无污染等优点。
综上所述，不同的液位测量方法具有各自的特点和适用范围。
物理测量法直接测量液位高度，测量结果准确可靠，但测量精度有限；电容测量法、雷达测量法和超声波测量法具有更高的测量精度和适应性，但在特殊介质或工艺管道中可能需要考虑其他因素。
因此，根据具体的应用场景和要求选择合适的液位测量方法是十分重要的。
液氮液位测量方法
液氮液位测量方法
液氮液位测量可以有多种方法，下面介绍几种常见的方法：
1. 压力变送器测量法：利用压力变送器将液氮液位转换为相应的电信号进行测量。
将压力变送器的测量接头与液氮容器连接，液面上方的压力会通过传感器转换为电信号，从而得到液氮液位的数值。
2. 浮子测量法：将一个浮子浸入液氮中，根据浮子的位置来确定液位的高低。
浮子可以通过测量杆与显示仪表相连，当液位上升或下降时，测量杆会移动，从而通过显示仪表显示液位的高度。
3. 毛细管测量法：将一根细毛细管插入液氮中，液氮会上升到与毛细管中的压力平衡，通过读取毛细管液面的高度来确定液位的高低。
4. 超声波测量法：利用超声波的传播速度测量液氮液位的高度。
通过发射超声波信号，当信号遇到液面时会被反射回来，通过测量从发射到接收的时间来计算液位的高度。
5. 电容测量法：利用电容传感器测量液氮液位的高度。
电容传感器可以将液面的电容变化转换成电信号，通过测量电信号的变化来确定液位的高低。
需要根据实际情况选择合适的液位测量方法，并结合仪器设备进行测量。
液位测量原理及其方法
液位测量原理及其方法液位测量是工业自动化领域中非常重要的一项技术，用于测量容器中液体的高度或深度。
液位测量的原理和方法有多种，下面将详细介绍几种常见的原理和方法。
1.水尺法：水尺法是一种直观、简单的液位测量方法。
通过在容器边缘固定一根透明的水尺，当液体升高时，液位也会随之上升，通过读取水尺上刻度来获得液体的高度。
这种方法适用于小容器和操作较简单的场景。
2.压力法：压力法利用液位所产生的静水压力来测量液位的高度。
在容器底部设置一个压力传感器，当液体的高度增加时，液体对传感器的压力也会增加。
通过测量传感器上的压力变化，可以确定液体的高度。
这种方法适用于连续液位测量，常用于大容器和高精度要求的场景。
3.浮子法：浮子法利用浮子的浮力来测量液位的高度。
常见的浮子有磁性浮子和浮子杆。
通过固定浮子在容器内并使其与表头相连，当浮子随着液位的升降而移动时，表头也会随之上下移动，通过读取表头上的刻度来确定液位的高度。
这种方法适用于中小容器和较低精度要求的场景。
4.音频法：音频法是通过液体对声波传播的速度和传播路径的改变来测量液位高度的方法。
将声波传感器固定在容器的顶部，当液体高度升高时，声波的传播路径和速度会发生变化，通过测量声波的时间差和传播路径的变化，可以确定液位的高度。
这种方法适用于易挥发、腐蚀性强或高温的液体测量。
5.毛细管法：毛细管法利用液体在毛细管中的上升高度与容器中液位的高度成正比的原理来测量液位。
通过将毛细管插入容器中，当液位升高时，液体会在毛细管中上升，通过测量液体在毛细管中的上升高度来确定液位的高度。
这种方法适用于小容器和较高精度要求的场景。
总结：液位测量原理和方法多种多样，选择适合的原理和方法主要根据具体的应用场景、液体性质、精度要求和经济性来决定。
在进行液位测量时，还应考虑液体的特性、环境条件和测量结果的可靠性，选用合适的传感器和仪表，并进行正确的校准和调试，以确保测量的准确性和可靠性。
液位计
2、光纤光路部分
• 光纤光路部分由光源5、光纤6、 等强度分束器7、两组光纤光路和 两个相应的光电检测单元10等组 成。 • 两组光纤分别安装在齿盘的上下 两边，每当齿盘转过一个齿，上 下光纤光路就被切数据一次，各 自产生一个相应的光脉冲信号。 • 由于两组光纤光路的光脉冲信号 在时间上有一个很小的相位差， 这样，就可辨别齿盘是顺时针转 动还是逆时针转动。
13
2013-8-4
物位检测方法及仪表
（1）正迁移
变送器的安装位置与容器的最低液位（H=0） 不在同一水平位置 正、负压室的压力分别为
P P气 Hg h1 g
P P气
正、负压室的压差为
P P P Hg h1 g
当被测液位H=0时，ΔP=h1ρg >0，从而使变送器在H=0时输 出电流大于4 mA；H=Hmax时，输出电流大于20 mA。
第三节 液位测量
• 在容器中液体介质的高低叫液位。测量液位的仪 表叫液位计。液位计为物位仪表的一种。 • 液位测量主要基于相界面两侧物质的物性差异或 液位改变时引起有关物理参数的变化。 一、浮力式液位仪表 • 利用液体浮力原理来测量液位的方法通常分为 两种类型： • 恒浮力式液位仪表，通过浮子随液位升降的位 移反映液位变化； • 变浮力式液位仪表，通过液面升降对浮筒所受 2013-8-4 浮力的改变反映液位。 1
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（二）浮沉式光纤液位计
• 浮沉式光纤液位计是一种复合型液位测量仪表， 由普通的浮沉式液位传感器和光信号检测系统组 成，主要包括机械转换、光纤电路和电子仪表电 路等三部分。
2013-8-4
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1、机械转换部分
热工测量第8章液位测量
8.3 浮力式液位计
8.3 浮力式液位计
为保证钢带张紧,绕过钉轮之后的钢带由收带轮收紧,其收 紧力则由恒力弹簧提供。恒力弹簧外形与钟表发条相似,但工 作性质不一样。钟表发条在自由状态下是松弛的,卷紧之后其 回松力矩与变形成正比,符合胡克定律。恒力弹簧在自由状态 时卷紧在转轴9上,受力反绕于转轴8上,其恢复力f8始终保持常 数,首端至尾端一样,因而有“恒力”之称。
利用静压差测量液位的仪表称为差压式液位计,是目前应用得最 为广泛的一种液位测量仪表。下面分别介绍利用静压差测量液位的 原理和锅炉汽包水位的测量。
1.利用静压差测量液位的原理 利用静压差测量液位基于不可压缩液体产生的静压与其高度成 比例关系,通过测量液体的静压便可推算出液位的高度。图8-1所示 为差压变送器测量液位的原理图。
热工测量
8.1 概述 8.2 差压式液位计 8.3 浮力式液位计 8.4 电容式液位计 8.5 电阻式液位计
Байду номын сангаас
8.1 概述
物位测量包括液位测量和料位测量。在工业生产过程中,液位和料位都 是非常重要的控制参数,它们的多少直接对生产过程产生影响。例如火电 生产过程中的锅炉汽包内的水位直接影响送出蒸汽的质量和汽水系统循环 的效果。
若差压变送器与容器底部位于不同的水平线上,则应根据它 们之间的相对位置进行修正。差压变送器正压室的压力为
p+=ρ1gh1+ρgH+p气(8-1)
负压室的压力为
p-=ρ2gh2+p气(8-2)
8.2 差压式液位计
两室的压差为
Δp=p+-p-=ρgH-g(ρ2h2-ρ1h1)(8-3)
当H=0时,若g(ρ2h2-ρ1h1)<0,则此时差压变送器输出负值,需要调整变
液位测量
液位测量主要是基于相界面两侧物质的物性差异或液位改 变时引起有关物理参数的变化的原理而实现的。这些物理 参数可能是电量的或非电量的，如电阻、电容、电感、差 压以及声速和光能等，它们的共同特点是能够反映相应的 液位变化并易于检测。
第一节 第二节 第三节 第四节
差压式液位测量法 电容式液位测量法 电阻式液位测量法 液位测量的应用：光纤液位计
测量导电液体的电容式液位计
2 H C ln D d
测量非导电液体的电容 式液位计：
2 ( 0 ) H C ln D d
第三节 电阻式液位测量法
该法特别适用于导电液体的测量，敏感器件具有导 电特性，其电阻值随液位的变化而变化，故将电阻 变化值传递给二次电路即得到液位值。 该方法通常用到的为电阻液位计。
第一节 差压式液位测量法
该方法通常用到的是差压式液位计，利用液柱产生的压 力来测量液位的高度，在水位发生变化后，差压变送器 测到的压差Βιβλιοθήκη 会随之发生变化，它们之间有线性的关系
一、工作原理
液体中任一点的静压力p与其 自由表面上的压力p0之差：
p p p0 g H
上式可用于开口容器，通过测 量容器内变动液位的静压力与 大气压力之差来测量液位； 对于密闭容器，可以通过测量 容器内变动液位的静压力与其 蒸汽压力之差来测量液位：
一、电接点液位计
电接点液位计的工作原理
电接点水位计是根据汽和水的电导率 不同测量水位的。高压锅炉的锅水电导 率一般要比饱和蒸汽的电导率大数万到 数十万倍，电接点水位计是由水位测量 容器、电极、电极芯、水位显示灯以及 电源组成。电极装在水位容器上组成电 极水位发送器。电极芯与水位测量容器 外壳之间绝缘。由于水的电导率大，电 阻较小，当接点被水淹没时，电极芯与 容器外壳之间短路，则对应的水位显示 灯亮，反映出汽包内的水位。而处于蒸 汽中的电极由于蒸汽的电导率小，电阻 大，所以电路不通，即水位显示灯不亮。 因此，可用亮的显示灯多少来反映水位 的高低。
测量液位的方法
测量液位的方法在工业领域中，要测量液位，有许多的方式和原理：1、浮球液位计是一种依靠浮力原理测量液位的方法。
通常是通过浮球与刻度尺配合的方式，使观测者能够直观读取液位的高度。
优点：能够快速、直观地读数;价格低廉;安装简便。
缺点：精度低;安装受容器形状结构的限制比较大;不适合用于腐蚀性强、有危险性的介质;无法实现远传和调节。
2、磁翻板液位计是靠安装在容器内部的磁力浮子，带动容器外部的磁力翻板翻转实现信号转换和液位显示。
优点：能够快速、直观地读数;价格较低;可实现远传和调节。
缺点：精度低;安装复杂;量程限制;安装体积比较大。
3、电容式液位传感器是利用电容两极板间电容值变化测量液面的高低。
优点：体积较小，容易实现远传和调节;适用于具有腐蚀性和高压介质。
缺点：介质和液面上部的介电常数必须保持恒定才能准确测量;测量范围受金属棒长度限制;对容器材质有较高的要求;被测介质具有导电性。
4、雷达液位计是通过探测自身发出的微波(波长很短的电磁波)被液面反射后的信息换算液/物面位置。
优点：可以测量压力容器内液位，可以忽略高温、高压、结垢和冷凝物的影响;精度较高;与介质无直接接触;耐腐蚀性强;可在真空环境中使用;安装简便。
缺点：价格昂贵;受容器几何结构和材料特性影响;容易受电磁波干扰。
5、超声波液位计是通过探测自身发出的超声波被液面反射后的信号换算液/物面位置的。
优点：与介质无直接接触;耐腐蚀性强;精度较高;安装简便。
缺点：价格比较昂贵;超声波受传输媒介的气体成分影响较大;受容器几何结构特性影响较大;不适用于有气泡或悬浮物的介质;容易受电磁波干扰。
6、气泡法是通过气源从容器底部向介质内充气。
供气系统内的吹气压力只有与容器底部的液体静压平衡时，气体才会从气管内进入容器形成气泡。
这时测量供气系统内的气压可换算出测量点的静压，进而得到液位值。
优点：耐腐蚀性强;能够测量高温介质。
缺点：维护费用较高，精度较低。
7、激光测量：激光类传感器基于光学检测原理，通过物体表面反射光线至接收器进行检测，其光斑较小且集中，易于安装、校准，灵活性好，可应用于散料或液位的连续或者限位报警等;但其不适合应用于透明液体(透明液体容易折射光线，导致光线无法反射至接收器)，含泡沫或者蒸汽环境(无法穿透泡沫或者容易受到蒸汽干扰)，波动性液体(容易造成误动作)，振动环境等。
液位测试方法
20余种液位测量方法分析比较作者：发布时间：2008-9-5 22:31:21 阅读次数：3345物位包括液位和料位两类。
液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。
液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量，用于液位的上、下限报警等。
连续液位测量是对液位连续地进行测量，它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域，具有非常重要的意义。
文中对20余种连续液位测量方法进行比较分析。
1、玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工检尺法玻璃管法：该方法利用连通器原理工作，如图1—1所示［1］。
图中1－被测容器；2－玻璃管；3－指示标度尺；4、5－阀；6、7－连通管。
液位直接从指示标度尺读出。
玻璃板法：玻璃板可通过连通器安装，也可在容器壁上开孔安装，并可串联几段玻璃板以增大量程。
液位数值直接从玻璃板刻度尺读出。
双色水位计法：该方法利用光学原理，使水显示绿色，而使水蒸汽显示红色，从而指示出水位［2］。
人工检尺法：该方法用于测量油罐液位。
测量时，测量员把量油尺投入油品中，并在尺砣与罐底接触时提起量油尺。
根据量油尺上的油品痕迹，读出油面高度；根据量油尺末端试水膏颜色的变化确定水垫层的高度，从而确定油高和水高［3］。
以上4种方法都是人工测量方法，具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点。
2、吹气法、差压法、HTG法吹气法：该方法的工作原理如图2—1所示［4］。
图中，1－过滤器；2－减压阀；3－节流元件；4－转子流量计；5－变送器。
因吹气管内压力近似等于液柱的静压力，故P＝ρgH式中，ρ－液体密度；H－液位。
故由静压力P即可测量液位H。
吹气法适用于测量腐蚀性强、有悬浊物的液体，主要应用在测量精度要求不高的场合。
差压法：该方法的工作原理如图2-2所示[4]。
图中，1、2-阀门；3-差压变送器。
对于开口容器或常压容器，阀门1及气相引压管道可以省掉。
压力差与液位的关系为ΔP＝P2－P1＝ρgH式中：ΔP－变送器正、负压室压力差；P2、P1－引压管压力；H－液位。
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2018/11/12
[任务实施 ]
在本课题野外水位自动检测中，被测 介质清晰干净、不混浊，环境温度变化不 大，可以采用浮子式液位计进行测量。电 缆式浮球液位开关是水利部门常用水位测 量仪器， 它基于浮子式液位测量原理。它 的结构是注塑一体成型，结构坚固，价格 低，寿命长。安装简单，安全可靠，无毒 环保，免维护。
2018/11/12
[知识链接]
液位计的分类
按照测量方法可分为接触式和非接触式；按工作原理可 分为直读法、浮力法、静压法、电容法、核辐射法、超声波
2018/11/12
1. 电缆式浮球结构尺寸
2018/11/12
2、技术参数
测量精度 ±5mm（绝对误差） 测量范围 0～6000mm 工作压力 1.6,2.5,4.0,6.4,10.0,16.OMPa 工作温度 ≤120℃ 介质密度 ≥0.45g/cm3(介质压力≤6.4MPa), ≥0.70g/cm3(介质压力≥10.OMPa) 介质粘度 ≤1S（10-4m2/s）
2018/11/12
知识点 ¤ 了解超声波式液位计的工作原理 ¤ 了解超声波式液位计的性能特点及 其适用场合 ◆ 技能点 ¤ 掌握超声波式液位计的使用、测量 方法
◆
2018/11/12
[相关知识]
一、超声波液位传感器工作原理及特点
2018/11/12
超声波液位传感器是利用超声波在气体、 液体和固体介质中传播的回声测距原理检测 液位。 h=vt/2 超声波物位传感器根据测量介质不同分 为气介式、液介式和固介式三类。根据工作 原理分为单探头形式即探头(换能器)既发射 又接收超声波；双探头形式发射和接收超声 波各由一个探头承担。
2018/11/12
2018/11/12
二、恒浮力式浮子液位计
将浮子用绳索连接并悬挂在滑轮上，绳索的另一 端挂有平衡重锤。浮子所受重力和浮力之差与平衡重 锤的重力相平衡，使浮子漂浮在液面上。液面稳定后， 浮子所受浮力不变。
1.浮标；2.磁铁； 3.铁芯；4.导轮； 5.非导磁管； 6.浮球；7.连杆； 8.转动轴；9.称锤 1 0.杠杆
2018/11/12
除此之外，还可以将浮筒所受到力通过 扭力管达到力矩平衡，把浮筒的位移变成扭 力管的角位移，进一步用其他转换元件转换 为电信号，构成一个完整的液压计。 浮筒式液压计应用广泛，结构简单，性 能可靠不仅能检测液位，而且还能检测液体 分界面。应用于水利、污水处理、 制水行业、 循环水工艺、 其它工艺过程。
2018/11/12
1、 性能参数 温度范围：－20℃～＋1000℃； 压力范围：50MPa以下； 测量范围：0～2.0m； 精度：0.1％～2％。 2、 应用范围 限位点设置的控制和报警； 连续测量液位及储量； 用于各种同性质的液体及固体散粒； 用于易燃易爆区。
四、电容式液位传感器类型、结构
2018/11/12
2、外型结构
2018/11/12
五、电容式液位传感器安装方法
安装方式除双杆式之外，均可选择螺纹、法兰 或支架三种安装方式。
2018/11/12
[任务实施]
油箱油量检测系统如图 所示。它由电容式液位传感 器、电阻一电容电桥、放大 器、两相电机、减速器及显 示装置等组成。电容式液位 传感器作为电桥的一个臂， Co为标准电容器，R1和R2 为标准电阻，RP为调整电 桥平衡的电位器，它的转轴 与显示装置同轴连接并经减 速器由电机带动。
2018/11/12
三、变浮力式浮子液位计
变浮力式液位测量是利用浮 筒实现液位检测的。浮筒浸没在 液体中，液面高度不同所受的浮 力不同，以此来检测液位的变化。 将空心金属浮筒挂在弹簧上， 弹簧的另一端固定。弹簧因浮筒 的浮力被 压缩。当液面变化时， 浮筒的浮力改变，浮筒的浮力、 重力和弹簧的弹力达到平衡时， 浮筒停止移动。
2018/11/12
课题三 超声波液位传感器 [任务导入]
在污水池的污水处理过 程中，需要实时地在线监测 各种参数以保证准确的工艺 运行参数和及时显示处理结 果。由于污水成分比较复杂， 具有腐蚀性，因此常常选用 超声波液位计进行液位测量。
2018/11/12
超声波液位传感器属于非接触测量，可 以避免直接与污水接触，避免污水对传感器 探头损坏，并且反应速度快。 智能超声波液位传感器可以带有总线接 口，可以具有远传功能，也可以直接输送到 PLC，具有即时显示的功能，还可以现场参 数设置，操作简单、方便。而超声波液位计 工作原理是什么？其结构、特点如何？这就 是我们本课题的任务目标。
2018/11/12
1.压电晶片； 2.音膜 ； 4. 引线； 5.弹簧
3.钳形外壳 ；
三、超声波液位计安装注意事项
1 、变送器安装在无剧烈振动、波动、泡沫或强电 磁干扰的场合为宜；2 、法兰、螺母安装时，优先采 用 PVC 法兰或螺母且不要将变送器拧得过紧；3 、要 确保探头底面与被测介质表面垂直；4 、变送器中心线 与容器内壁或 进料口等干扰源有足够的水平间距 ( ≥安 装高度× 0.05 米 ) ；5、探头底面与物位零点 (4mA ) 之间的安装高度不大于 3m 的标称量程；6 、探头底面 与物位满点 (20mA) 之间的垂直间距不小于 0.25m 的 盲区距离；7、露天或野外采用垂吊方式安装时，尽量 缩短悬挂部分的电缆长度，避免过度摆动；8、露天或 野外安装时应加装雨阳罩。 2018/11/12
模块六 液位的测量
储积的液体与上面的空气或其他气体的分界面统 称为液位，用来测量液位的仪表称为液位计。液位测 量是利用液位传感器将非电量的液位参数转换为便于 测量的电量信号，通过电信号的计算和处理，可以确 定液位的高低。 液位检测在现代工业生产过程中具有重要地位。 一方面通过液位检测可确定容器里的原料、半成品或 成品的数量；另一方面是通过检测，连续监视或调节 容器内流入和流出液体的平衡。 物位检测方法有直读法、浮力法、静压法、电容 法、核辐射法、超声波法以及激光法、微波法等。
2018/11/12
G F浮 C(X0 X) F浮 CX
HSg CX
式中x0 ——弹簧由于浮筒重力 被压缩时弹簧长度 C—— 弹簧的刚度 ρ—— 浸没浮筒的液体 密度
CΔ X H Sρ g
由上式可知，当液位变化时，液位高度H 与浮筒位移变化量△x成正比关系。因此变浮 力物位检测方法实质上就是将液位转换成敏感 元件浮筒的位移变化。
2018/11/12
知识点 ¤ 学习电容式液位计的工作原理 ¤ 了解电容式液位计的性能特点及其 适用场合 ◆ 技能点 ¤ 掌握电容式液位计的使用、测量方 法
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2018/11/12
[相关知识]
一、电容式液位传感器工作原理
2018/11/12
电容式液位计是利用被测 介质面的变化引起电容变化 的一种变介质型电容传感器 。检测非导电介质的电容液 位计，当被测液面高度变化 时，两同轴电极间的介电常 数将随之发生变化，从而引 起电容量的变化。
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2018/11/12
[相关知识]
一、液位传感器
2018/11/12
浮力式液位检测的基本原理是通过测 量漂浮于被测液面上的浮子(也称浮标)随 液面变化而产生的位移来检测液位；或利 用沉浸在被测液体中的浮筒(也称沉筒)所 受的浮力与液面位置的关系来检测液位。 前者一般称为恒浮力式检测（或浮子式） 后者一般称为变浮力式检测。
2018/11/12
[任务实施]
城市污水中的大量 杂物，在进水泵房前都 设有粗隔栅除污机，在 沉沙池上都要设有细隔 栅除污机，污物的堵塞 会使隔栅前后的水位差 增加。可以选用由双探 头超声波液位计来测量 水位差。
2018/11/12
首先设定一个比较值。若液位传感器的输 出值大于设定值，输出继电器接通，启动除污 机，同时，仪表还可输出液位信号、液位差信 号进行远传显示。 通过超声波液位计在污水处理厂实际工作 中的应用，它比其他流量计性能更稳定，为城 市污水处理厂的自动化运行和控制提供连续稳 定的测量数据，保证了格栅、提升泵、污泥泵 了良好的运行，确保了处理后的出水稳定达标。 实践证明超声波流量计在污水处理中有很好的 应用前景。
1、传感器类型
（1）缆式 适用于各种导电水溶液的液位测量。如开口 容器、小口容器、深井、狭缝等场合。 （2 ）杆式 适用于粘度不大、不易结垢的酸、碱、盐的 水溶液等导电介质的液位测量。如开口或有压容器。探杆外覆 聚四氟乙烯材料，耐强腐和耐高温。 （3 ）筒式 适用于粘度不大的非导电介质的液位测量。 如开口或有压容器。探杆内外电极采用不锈钢管。 （4 ）绝缘筒式 适用于测量各种对不锈钢无腐蚀作用 的导电、非导电、半导电介质的液位。内电极为不锈钢外覆聚 四氟乙烯材料制成，外电极为不锈钢制成。 （5 ）双杆式 适用于强腐蚀性介质，要求介质的电导率 ≥ 10-3s/m 。 （6 ）裸杆式 适用于非导电介质，如粉、料、粒。
2018/11/12
模块六 液位的测量
课题一 课题二 液位传感器 电容式液位传感器
课题三
超声波液位传感器
2018/11/12
课题一
[任务导入]
位移传感器
在野外水位自动测量中， 尤其是汛期雨水量 大时，水库工作人员随时要监测水位信息，以便 控制水位在警戒线以下，此时水库水位准确，可 靠的测量是十分重要的。选择合适的液位计事关 水库水位测量的准确度。
2018/11/12
二、 电容式液位传感器测量电路
电容式液位传感器由 于受本身结构尺寸及测量对 象的介电系数等限制，电容 量通常不大，液位变化引起 的电容变化值更小，往往只 有几个皮法到几百皮法。因 此要准确而无干扰地测量这 些电容及其变化值，必须正 确设计测量线路。
2018/11/12
三、电容式液位传感器的特点
2018/11/12
3、测量安装说明
浮球动作长度“ a ”必须小于槽壁与电缆之间 距离“ A ”否则容易造成动作不正确。浮球控制之 最低水位“ d ”必须大于泵的最低水位“Ｄ” , 以 保护马达。