液位测量
液位测量方法
液位测量方法嗨，朋友！你有没有想过，在那些大大的油罐里、高高的水塔里，人们是怎么知道里面的液体到底有多高的呢？这就涉及到液位测量方法啦，这可是个超级有趣又相当实用的事儿呢。
我有个朋友叫小李，他在一家炼油厂工作。
有一次我去他那儿玩，看到那些巨大的油罐，我就好奇地问他：“小李啊，你咋知道这油罐里的油有多少呢？”他就笑着跟我说：“这就得靠液位测量呀。
”液位测量的方法有好多呢。
先来说说直接测量法吧。
这就像是拿把尺子直接去量东西一样直白。
在一些小型的、比较敞口的容器里，你就可以用这种简单粗暴的方法。
比如说，你家有个小水缸，你想知道水有多少，直接拿根带刻度的棍子插进去，看看水淹到哪儿了，这不就知道液位了嘛。
可是，这种方法在那些大型的、封闭的容器里就不好使了。
你能想象拿根大长棍子去捅油罐吗？那可太危险啦！这时候呢，就有了另一种方法——静压式液位测量。
这就好比你站在水里，水越深，你感受到的压力就越大。
在容器里的液体也是这样的。
在容器底部装一个压力传感器，液体的压力就会作用在这个传感器上。
根据物理学里的公式，就可以算出液位的高度啦。
我记得小李跟我说，他们厂里有些地方就用这种方法。
不过呢，这种方法也有小缺点。
要是液体的密度有变化，或者容器不是那种规规矩矩的形状，那测量结果可能就有点偏差了。
就像你本来以为按一个标准身材做的衣服能适合所有人，结果来了个身材特别奇特的，那衣服肯定不合身啦。
还有一种液位测量方法叫超声波液位测量。
这个可就有点高科技的感觉了。
它就像蝙蝠探路一样，发射超声波出去，超声波碰到液面就反射回来。
通过测量超声波往返的时间，就能算出液位的高度。
我当时就跟小李打趣说：“这是不是就像跟液面打电话，看看信号往返的时间啊？”小李被我逗得哈哈大笑。
这种方法的好处是不用接触液体，比较安全，而且精度也还不错。
但是呢，要是容器里有很多干扰的东西，比如说雾气、灰尘啥的，就可能影响超声波的传播，就像你打电话的时候有很多杂音，听不清对方说啥一样。
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
吹气式液位测量系统
用于易腐蚀、高粘度、密度不均匀的液体
通过节流元件保证供气量 的恒定，当导管下有微量气体 逸出时，表示导管气压与液封 压力相等，此时压力表读数可 以反映出液位高度。
电容式液位计
电容式液位计：由传感器及测量电路组成，结 构简单、响应快、可连续测量，适用于导电与非 导电液体。
工作原理 电容器由两个同轴的金属圆筒组成，其工作原理如下：
玻璃管测位计 特点：简单直观，测量范 围较小。测量结果只能现 场读取，无法传输，精度 不高
压力式液位计
压力式液位计又可以进行以下划分：
引管式液位计
侧管式液位计
注：以上两种方式的区别在于测量的基准点不同，引管式液位 计存在一个零点迁移量
压力式液位计
法兰式压力变送测量位移系统
用于测量黏度大、易结晶液体，将测压元 件直连在容器上
液位升高：
相减后：
浮力式液位计的特点：
由于仪表各部件之间存在摩擦阻力， 因此浮力式液位计存在感应不灵敏区。 其中，浮筒式液位计可用于较高的工 作压力下，其余多用于常压工况。
静压试液位计
测量原理：通过测量某点压力或该点与另一点的压差来间接 测量液位的仪表。
静压式液位计可按结构形式分为 1. 玻璃管液位计：利用连通器原理制成 2. 压力式液位计：利用测压仪表来测量液位系统，适用敞口 容器 3. 压差式液位计：当液位变化，通过压差计测量气、液两相的 压差来反映，适用于密闭容器中。
分类
恒浮力式
浮子随液面变化但所受浮力大小 不变 所受浮力大小发生改变
变浮力式
恒浮力式液位计
原理 浮子自身重力G与所受浮力F和 外力F’平衡。浮子的升降随液面 的升降而变化
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。
测液位原理
测液位原理
测液位原理是通过使用不同的传感器或仪器来测量液体的高度或压力来确定液位的位置。
以下是常见的几种测液位原理：
1.浮子式液位传感器：该传感器使用浮子来测量液体的高度。
当液位上升或下降时，浮子也相应地随之移动，通过检测浮子位置的变化来确定液位的高度。
2.差压式液位传感器：该传感器通过测量液体表面与底部或容
器顶部之间的压力差来确定液位的高度。
它使用一个测量腔和一个连接到液体容器的压力孔。
当液体高度变化时，差压也会相应变化，从而获取液位的变化。
3.毛细管液位传感器：该传感器利用毛细管原理测量液体的压
力差来确定液位的高度。
当液体高度变化时，液体靠近或远离毛细管，从而导致液体的吸力和压力变化，通过检测这些变化来确定液位的高度。
4.雷达液位传感器：该传感器使用雷达技术来测量液体的高度。
它通过向液体发送雷达波，并通过接收和分析反射回来的信号来确定液位的高度。
这种传感器非常精确且适用于各种液体及温度条件下的液位测量。
5.超声波液位传感器：该传感器利用超声波信号来测量液体的
高度。
它通过发送超声波脉冲，并利用反射回来的脉冲信号的时间差来确定液位的高度。
这种传感器通常适用于非接触式液位测量，且具有较高的测量精度。
以上是几种常见的测液位原理，每种原理都有其适用的场景和特点。
在实际应用中，选择合适的测液位原理取决于液体性质、工作环境和测量要求等因素。
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。
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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。
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1、机械转换部分
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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20余种液位测量方法分析比较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。
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。
差压变送器将压力差变换为4～20 mA的直流信号。
如果压力处于测量范围下限时对应的输出信号大于或小于4 mA，则都需要采用调整迁移弹簧等零点迁移技术，使之等于4 mA。
HTG法：该方法应用于油罐差压液位测量中，如图2—3所示。
图中：P1、P2、P3－高精度压力传感器；RTD －温度检测元件；HIU－接口单元。
P1位于罐底附近的罐壳处，P2比P1高8英尺，P3位于罐顶附近的罐壳处。
对于常压油罐，压力传感器P3可以省去。
设压力传感器P1、P2、P3测得的压力分别为p1、p2、p3，则式中：G－油品重量；Sav－油罐平均截面积；ρav－介于压力传感器P1、P2之间油品平均密度；g是重力加速度；H是压力传感器P1、P2之间的距离；h是油品高度；h0是压力传感器P1的高度。
RTD用于测量油品温度，以对测量数值进行温度补偿。
HTG测量系统价格较低，但液位测量精度较低，安装须在罐壁开孔。
以上3种方法都是利用液体的压力差来测量液位的。
3、浮子法、浮筒法、浮球法、伺服法、沉筒法浮子法：该方法采用浮子作为液位测量元件，并驱动编码盘或编码带等显示装置，或连接电子变送器以便远距离传输测量信号。
浮筒法：该方法采用中间带孔的磁浮筒作为液位敏感元件，如图3—1所示。
不锈钢套管从浮筒中间孔穿过，固定在罐顶和罐底之间。
液位变化带动空心磁浮筒（内藏永久磁铁）沿套管上下移动，并吸引套管内的磁铁沿套管内壁上下移动，二次仪表根据磁铁的移动量计算出液位。
浮球法：该方法利用杠杆原理工作，如图3—2所示［4］。
图中：1－浮球；2－连杆；3－转轴；4－平衡重；5－杠杆。
浮球跟随液位变化而绕转轴旋转，带动转轴上的指针转动，并与杠杆另一端的平衡重平衡，同时在刻度盘上指示出液位数值。
浮球法有内浮球式和外浮球式两种，如图3—2所示。
浮球法主要用于测量温度高、粘度大的液位，但量程较小。
伺服法：该方法采用波动积分电路，消除抖动、延长寿命、提高液位测量精度。
现代伺服液位仪的测量精度较高，已达到40 m量程内小于1 mm的精度，且一般都具有测量密度分布和平均密度的功能。
沉筒法：沉筒的位置随着液位的变化而变化，但其变化量并不与液位变化量相等。
在图3－3a中［4］，液位与浮筒位置的关系如下：上式中：ΔH－液位变化量；C－弹簧的弹性系数；A－沉筒截面积；ρ液体密度；ΔX－沉筒位置变化量。
通常情况下，浮筒位置变化量ΔX远小于液位变化量ΔH。
图3—3b是扭力管式沉筒法原理［4］，图中：1－沉筒；2－杠杆；3－扭力管；4－芯轴；5－外壳。
沉筒位置随液位变化而变化，在杠杆的作用下，扭力管芯轴的扭角发生变化，二次仪表根据扭角的变化量计算出液位。
以上5种方法都是利用浮力原理来工作的。
4、电容法、电阻法、电感法电容法：用于测量非导电液体的电容法原理如图4—1所示［4］。
图4—1中，电容由两块同心的圆柱面极板组成，其电容量CH为上式中：ε1－被测液体的相对介电常数；ε2－气相介质的相对介电常数；H－电容传感器浸入液体的深度（m）；l－电容传感器垂直高度（m）；R－内极板圆柱底面半径（m）；r－外极板圆柱底面半径（m）。
由于R、r、l等都是固定值，只要利用ε1、ε2、CH就能计算出液位H。
图4—2是用于测量导电液体的电容法原理［4］，其公式推导略。
电容式液位仪价格较低，安装容易，且可以应用于高温、高压的场合。
但电容液位仪测量重复精度较低，需定期维修和重新标定，工作寿命也不是很长。
电阻法：该方法［5］特别适用于导电液体的测量，敏感器件具有电阻特性，其电阻值随液位的变化而变化，故将电阻变化值传送给二次电路即得到液位。
探针式利用跟踪测量法来测量液位，以液位上升的情形为例来说明液位测量原理，当液位上升时，提起探针完全脱离液体，然后缓慢降低探针寻找液面，则探针与液体刚接触时的位置即与液位相对应。
探针式的特点是测量精度很高、控制电路复杂。
电感法：该方法［5］适用于导电液体的液位测量，特别是液态金属。
电感法的原理是，液位变化使得电感元件的自感、互感或导磁率发生变化，故将该变化量送往二次电路即可得到相应的液位数值。
电感法应用最为广泛的是高频液位计。
该液位计的测量原理是，频率调制信号通过射频电缆耦合到传输线传感器谐振回路，谐振回路的输出电压经过检波电路和射频电缆传送给低通滤波器，然后根据低通滤波器的输出电压控制调谐电路，产生新的振荡频率，直到传感器谐振电路处于完全谐振状态为止，则此时的振荡频率即与传感器的电感量相对应，从而与液位相对应。
以上3种方法都是利用液位传感器的电参数产生变化的方法来测量液位的。
5、磁致伸缩法、超声波法、调制型光学法、微波法磁致伸缩法：该方法用于测量油罐液位的原理如图5—1所示［6］。
图5—1中有两个浮子，分别用来检测油气界面和油水界面。
各浮子内都藏有一组永久磁铁，用来产生固定磁场。
测量时，液位计头部发出低电流“询问”脉冲，该电流产生的磁场沿波导管向下传导。
当电流磁场与浮子磁场相遇时，产生“返回”脉冲（也称“波导扭曲”脉冲）。
询问脉冲与返回脉冲之间的时间差即对应油水界面和油气界面的高度。
磁致伸缩液位计安装容易，测量精度很高，但液体密度变化和温度变化会带来测量误差［7］，浮子沿着波导管外的护导管上下移动，容易被卡死。
超声波法：换能器将电功率脉冲转换为超声波，射向液面，经液面反射后再由换能器将该超声波转换为电信号。
超声波是机械波，传播衰减小，界面反射信号强，且发射和接收电路简单，因而应用较为广泛；但超声波的传播速度受介质的密度、浓度、温度、压力等因素影响，其测量精度较低。
微波法：微波通过天线（大多为口径天线，也有平面天线）辐射出去，经液面反射后被天线接收，然后由二次电路计算发射信号与接收信号的时间差得液位。
连续波雷达液位仪原理如图5—2所示，该液位仪采用三角波频率调制形式，并通过对发射信号与接收信号混频后得到的差额信号的分析，得到微波传输时间，从而计算出液位。
微波速度受传播介质、温度、压力、液体介电常数的影响很小，但液体界面的波动、液体表面的泡沫、液体介质的介电常数对微波反射信号强弱有很大影响。
当压力超过规定数值时，压力对液位测量精度将产生显著影响。
对于介电常数小于规定数值的液体，大部分雷达液位仪都需要采用波导管，但波导管的锈蚀、弯曲和倾斜都会影响测量精度。
例如：当空高h为20 m，导波管与垂直方向倾斜角度α只要超过0．573°，则引起的液位误差Δh将超过1 mm，由此证明，在倾斜角度α（单位为度）较小时，Δh满足：雷达液位仪特别适合于高污染度或高粘度的产品，如沥青等。
雷达液位仪测量的重复精度较高，无须定期维修和重新标定，测量精度也较高，但价格较高，测量油水界面困难。
调制型光学法与微波法类似，只是采用相位或频率调制的光信号代替微波信号。
图5—3是一种激光雷达液位仪原理图［8］。
但光信号受水蒸汽、油蒸汽影响较大，并对液面波动很敏感，且必须采用易受污染的光学镜头。
以上3种方法都是通过检测信号传播的时间来确定液位的。
设发射信号与接收信号的时间差为t，则空高h ＝vt／2，v为波的传播速度。
6、磁翻板法、振动法、核辐射法、光纤传感器法磁翻板法原理如图6—1a所示［1］，1－翻板指示组件；2－浮子；3－连通管组件；4－调整螺钉；5－放泄塞。
浮子装有一组永久磁铁，随液位变化而上下移动，通过磁耦合作用带动磁翻板组件翻转。
当液位上升时，磁翻板的红色面朝外；液位下降时，白色面朝外。
故根据磁翻板的颜色即可确定液位。
浮子内磁铁与磁翻板磁性结构如图6—1b所示［5］，每片翻板间的距离为10 mm。
采用几台磁翻板装置串联可增大量程。
振动法的原理如图6—2所示［9］。
振动液位仪由导轨、测试架、激锤、振动传感器、伺服机构等组成。
伺服机构控制振锤上下爬动并激振，激振后的自由振动被振动传感器检测，该检测信号经FET变换后得到最大功率处的频率，最后由空罐时固有频率／液位关系得到液位。
这种液位测量方法需要激锤、伺服机构等机械运动部件，其工作寿命不是很长，须定期维修和重新标定，安装也较复杂。
辐射法：放射性同位素在衰变过程中会辐射射线，常见的射线有α、β、γ射线。
其中，γ射线的穿透力强，射程远，故在核辐射液位测量中广泛采用。
实验证明，穿过物质前后γ射线强度会发生变化，并满足以下关系［5］上式中：J0－穿过物质前的强度；J－穿透物质后的强度；μ－物质对γ射线的衰减特性；d－物质的厚度。
核辐射式液位仪由放射源、探测器及处理电路组成。
放射源大都采用钴－60或铯－137。
探测器有电离室、记数管、闪烁计数器等几种，其作用是探测射线穿透物质后的强度。
核辐射液位仪采用非接触式安装，如图6—3所示。
图6—3a采用点式放射源、探测器，测量范围较小；图6—3b采用点式放射源、线状探测器，测量范围较大；图6—3c采用线状放射源、探测器，测量范围最大。
除γ射线外，中子射线也可用来测量液位。
中子射线的穿透能力极强，比γ射线强10倍以上，可穿透壁厚达9英寸的钢质容器［10］。
射线液位仪安装方便，测量精度能满足大罐测量的需要，有一定的应用场合。
光纤传感法：文献［11］提出了一种光纤液位传感器，当液位变化时，压力传感器的敏感弹性膜片产生位移，带动反光膜移动，使探头感受的光强发生变化，从而计算出液位。