第六章物位测量讲解
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1．用压力表测量液位：
二．压力式液位计 （开口容器的液位测量）
2．法兰式压力变送 器测量液位：
用于粘度大、有沉 淀、易结晶、易凝 固或具有腐蚀性的 介质，为防止导压 管堵塞或腐蚀仪表， 采用法兰式压力变 送器。
静压液位计
三．差压式液位计 （密闭容器的液位测量）
P p0 gh
P p0
P P P gh
C0
2 1L
ln R
r
圆筒形金 属导体
电容式液位检测
•如果圆筒形电极间的一部分被介电常数为ε2的液体 所浸没，被浸没的电极长度为H，此时的电容量为：
CCCC11CC22221(1L(LHH) )222 H2 H
lnlnRR
lnlnRR
rr
rr
2 1L 2 ( 2 1 ) H
ln R
ln R
C0 C
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。
电容式液位检测
适用对象：非导电液 体或固体。
对于导电液体，内电 极要用绝缘物覆盖作 为中间介质，而液体 和外圆筒一起作为外 电极。
第四节 声学式物位检测
一．超声波检测原理：
mg Agh C(x0 x)
一般 h x
即 H h
被测液位H可表示为: H C x
Ag •即弹簧的位移量与液位成正比。弹 簧的顶端连接有一铁芯，铁芯随着 弹簧的位移在差动变压器内上下移 动输出位移信号。
浮球式液位计
浮筒液位计
第三节 电气式物位检测
以电容式液位检测为例：
当两圆筒间充以介电常 数为ε1的气体时，圆筒 的电容量为：
❖ 20kHz以上频率的机械波称为超 声波。
❖当声波从一种介质向另一种介质 传播时，因为两种介质的密度不同 和声波在其中的传播速度不同，在 分界面上声波会产生反射和折射。
❖超声波物位检测方法通过测量声波从发射至接
受反射回波的时间间隔来确定物位高低H。
1 2
vt
当超声波传播速度已知，可根据时间求得物位。
四．量程迁移：
液位高度变化形成的 差压值为：
11gH 1200 9.Baidu Nhomakorabea 3 35280 Pa
•所以可选择差压变送器量程为40kPa
Pg (h2 h1)2 g (5 1) 950 9.8 37240 Pa
所以负迁移量为37.240kPa，即将差压 变送器的零点调为-37.240kPa。
抵消了容器上部压力变 化对测量的影响。
法兰安装方式
四．量程迁移（零点迁移）：
量程迁移：同时改变量程的下限和上限而量程 保持不变。
1．无迁移： P gh
四．量程迁移：
2．负迁移：
形成原因：加隔 离罐（密度差） 或采用法兰式测 压差（仪表位置 高于基准面）。
正压室： P P1 1gH 2gh1
负压室： P P1 2 gh2
差压： P 1gH 2 g(h2 h1) 1gH Pg
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 1 1200 kg / m3 ，2 950 kg / m3， h1 1.0m ， h2 5.0m ， Lm 0 3.0m，
四．量程迁移：
3．正迁移：变送器位 置低于液面基准面。
P g(H h)
正迁移量为 gh
第二节 浮力式液位检测 上限
水银
一．恒浮力式液位检测：
开关
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。
调整箱 组件
例如：浮球式水位控制器：
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，浮筒的 重力与弹簧力达到平衡时，有：
mg Cx0
当测量筒周围浸没有一定高度的 液位H时，浮筒受到液体的浮力
上浮， H h x
根据力平衡：
mg Agh C(x0 x)
二．变浮力式液位检测（浮筒式液位计）
第六章 物位测量
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 ❖声学式物位检测
第一节 静压式物位检测
一．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
h
p P B gh
h p
g
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）
二．压力式液位计 （开口容器的液位测量）
2．法兰式压力变送 器测量液位：
用于粘度大、有沉 淀、易结晶、易凝 固或具有腐蚀性的 介质，为防止导压 管堵塞或腐蚀仪表， 采用法兰式压力变 送器。
静压液位计
三．差压式液位计 （密闭容器的液位测量）
P p0 gh
P p0
P P P gh
C0
2 1L
ln R
r
圆筒形金 属导体
电容式液位检测
•如果圆筒形电极间的一部分被介电常数为ε2的液体 所浸没，被浸没的电极长度为H，此时的电容量为：
CCCC11CC22221(1L(LHH) )222 H2 H
lnlnRR
lnlnRR
rr
rr
2 1L 2 ( 2 1 ) H
ln R
ln R
C0 C
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。
电容式液位检测
适用对象：非导电液 体或固体。
对于导电液体，内电 极要用绝缘物覆盖作 为中间介质，而液体 和外圆筒一起作为外 电极。
第四节 声学式物位检测
一．超声波检测原理：
mg Agh C(x0 x)
一般 h x
即 H h
被测液位H可表示为: H C x
Ag •即弹簧的位移量与液位成正比。弹 簧的顶端连接有一铁芯，铁芯随着 弹簧的位移在差动变压器内上下移 动输出位移信号。
浮球式液位计
浮筒液位计
第三节 电气式物位检测
以电容式液位检测为例：
当两圆筒间充以介电常 数为ε1的气体时，圆筒 的电容量为：
❖ 20kHz以上频率的机械波称为超 声波。
❖当声波从一种介质向另一种介质 传播时，因为两种介质的密度不同 和声波在其中的传播速度不同，在 分界面上声波会产生反射和折射。
❖超声波物位检测方法通过测量声波从发射至接
受反射回波的时间间隔来确定物位高低H。
1 2
vt
当超声波传播速度已知，可根据时间求得物位。
四．量程迁移：
液位高度变化形成的 差压值为：
11gH 1200 9.Baidu Nhomakorabea 3 35280 Pa
•所以可选择差压变送器量程为40kPa
Pg (h2 h1)2 g (5 1) 950 9.8 37240 Pa
所以负迁移量为37.240kPa，即将差压 变送器的零点调为-37.240kPa。
抵消了容器上部压力变 化对测量的影响。
法兰安装方式
四．量程迁移（零点迁移）：
量程迁移：同时改变量程的下限和上限而量程 保持不变。
1．无迁移： P gh
四．量程迁移：
2．负迁移：
形成原因：加隔 离罐（密度差） 或采用法兰式测 压差（仪表位置 高于基准面）。
正压室： P P1 1gH 2gh1
负压室： P P1 2 gh2
差压： P 1gH 2 g(h2 h1) 1gH Pg
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 1 1200 kg / m3 ，2 950 kg / m3， h1 1.0m ， h2 5.0m ， Lm 0 3.0m，
四．量程迁移：
3．正迁移：变送器位 置低于液面基准面。
P g(H h)
正迁移量为 gh
第二节 浮力式液位检测 上限
水银
一．恒浮力式液位检测：
开关
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。
调整箱 组件
例如：浮球式水位控制器：
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，浮筒的 重力与弹簧力达到平衡时，有：
mg Cx0
当测量筒周围浸没有一定高度的 液位H时，浮筒受到液体的浮力
上浮， H h x
根据力平衡：
mg Agh C(x0 x)
二．变浮力式液位检测（浮筒式液位计）
第六章 物位测量
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 ❖声学式物位检测
第一节 静压式物位检测
一．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
h
p P B gh
h p
g
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）