物位仪表

图中：1-内电极；2-外电极 。
(2)安装形式
右图1-9为用来测量导 电介质的单电极电容液位 计，它只用一根电极作为 电容器的内电极，一般用 紫铜或不锈钢，外套聚四 氟乙烯塑料管或涂搪瓷作 为绝缘层，而导电液体和 容器壁构成电容器的外电 极。
1.1.3 浮力法
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。
图中： 1-浮筒；2-弹簧； 3-差动变压器 。
图1-5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 kx gAH G
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。
第1章 物位检测技术
1.1 液位检测方法 1.2 料位检测方法 1.3 相界面的检测
1.1 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。
1.1.1 直接测量法
1. 钢带浮子式液位计
右图1-4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。
结构及工作原理
• 钢带液位计由检测浮子、传送部件(测量钢带、导向弯头等)和仪 表主体所组成。指示器由链轮、绕轮、恒扭矩弹簧、齿轮装置、 指针和刻度盘组成。与液位计配套的变送器是通过连接机构与指 示器机身上的链轮轴相连接的。浮子以恒定牵引线跟踪液位的变 化，并保持浮在液位上。浮子通过穿孔间隔均匀的不锈钢带绕到 绕轮上，恒扭矩弹簧与绕轮组合为一体。恒扭矩弹簧为了保持恒 扭矩，带动绕轮和钢带一起转动组成能自平衡的机械系统。
1.1.4 电学法
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。
1. 电阻式液位计
电阻式液位计既可进行定点液位控制，也 可进行连续测量。所谓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。
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。
电容式液位计的结构形式很多，有平极板 式、同心圆柱式等等。
它的适用范围非常广泛，对介质本身性质 的要求不象其它方法那样严格，对导电介质和 非导电介质都能测量，此外还能测量有倾斜晃 动及高速运动的容器的液位。不仅可作液位控 制器。还能用于连续测量。
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
下面图1-2为用于测量开口容器液位高度的 三种压力式液位计。
(a) 压力表式液位计 (b)法兰式液位变送器 (c)吹气式液位计
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 可在测量过程中消除液面上部气压及气压波动 对示值的影响，下图1-3示出差压式液位计测量 原理。
(1)检测原理
在液位的连续测量中，多用同 心圆柱式电容器，如右图1-8所示。 同心圆柱式电容器的电容量：
式中：
C 2 L
ln
D d
D、d——外电极内径和内电极外径
(m)；
ε ——极板间介质介电常数(F/m)；
L ——极板相互重叠的长度(m)。
液位变化引起等效介电常数变 化，从而使电容器的电容量变化， 这就是电容式液位计的检测原理。
• 浮子根据液位变化而升降，不锈钢带与浮子连接带动链轮一起 转动，链轮转动啮合穿孔带，链轮转动与浮子的上升或下降相对 应，因此，液面一旦有变化就转换为链轮轴旋转角的变化。链轮 轴旋转角传输到变送器单元、微开关报警、气动装置、电动装置、 数字BCD等。通过接收单元完成远程数据传输。
2伺服液位计测量原理
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1-1为电感式液位控制 器的原理图。传感器由不导 磁管子、导磁性浮子及线圈 组成。管子与被测容器相连 通，管子内的导磁性浮子浮 在液面上，当液面高度变化 时，浮子随着移动。线圈固 定在液位上下限控制点，当 浮子随液面移动到控制位置 时，引起线圈感应电势变化， 以此信号控制继电器动作， 可实现上、下液位的报警与 控制。图中：1、3-上下限线 圈； 2-浮子
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。下图所示的是玻璃管液位计。
1.1.2 压力法
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。
伺服液位计测量原理
力传感器
BW
伺服 机构
F
DW
控制单元 当F> 208g 放下浮子 当F< 208g 提起浮子
标准浮子重量：
DW = 223g
控制浮子浸入1 mm， 浮力： F = 15g
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。
右图1-6 为用于连续测 量的电阻式液 位计原理图。 图中：
1-电阻棒； 2-绝缘套；
3-测量电桥
该液位计的两根电极是由两根材料、
截面积相同的具有大电阻率的电阻棒组 成，电阻棒两端固定并与容器绝缘。整 个传感器电阻为
R
2
A
H
h
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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。