各种液位计的原理及特点

1、各种液位计的原理及特点（正在更新中。9月11）一、磁翻板液位计液位计根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。当被测容器中的液位升降时，液位计本体管中的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，驱动红、白翻柱翻转，当液位上升时翻柱由白色转变为红色，当液位下降时 翻柱由红色转变为白色，指示器的红白交界处为容器内部液位的实 际高度，从而实现液位清晰的指示。结构用工作原理 :侧装式磁翻板液位计二引管连接法兰（5）分别与容器引管法兰连接，主导管（2）内有一磁性浮子（6），该浮子根据被测介质比重设计,当液体介质进入主导管内时，磁性浮子可随容器内介质变化上下浮动。显示部分为一列带磁性的红

2、白二色小球（7），装于支架上，可上下翻动，外有有机玻璃板保护，由抱箍（3）固定在主导管外，并紧贴主导管。当液体上升时，浮子上移，小球翻成红色，反之，小球变成白色，红白球分界处即为介质液位，同时在面板（8）标尺上读得液位高度。主导管底部有法兰（9）及排污阀（10）供安装浮子、调试及清洗用。顶部装有丝堵（1），供清洗等用途用。二、雷达液位计雷达液位计发射能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定和精确的测量。即使工况比较复杂的情况下，存在虚假回波，用最新的微处理技术和调试软件也可以准确的分

3、析出物位的回波。输入天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成，精度可达到毫米级。距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比：D=C×T/2其中C为光速因空罐的距离E已知，则物位L为：L=E-D输出通过输入空罐高度E（=零点），满罐高度F（=满量程）及一些应用参数来设定，应用参数将自动使仪表适应测量环境。对应于420mA输出。应用介质：l SKD系列智能雷达物位计适用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触式连续测量，适用于温度、压力变化大；有惰性气体及挥发存在的场合。l 采用微波脉冲的测

4、量方法，并可在工业频率波段范围内正常工作。波束能量较低，可安装于各种金属、非金属容器或管道内，对人体及环境均无伤害。安装说明l 推荐距离（1）墙至安装短管的外壁： 离罐壁为罐直径1/6处，最小距离为200mm。l 不能安装在入料口的上方（4）。ll 不能安装在中心位置（3），如果安装在中央，会产生多重虚假回波，干扰回波会导致信号丢失。l 如果不能保持仪表与罐壁的距离，罐壁上的介质会黏附造成虚假回波，在调试仪表的时候应该进行虚假回波存储。测量条件注意事项l 测量范围从波束触及罐低的那一点开始计算，但在特殊情况下，若罐低为凹型或锥形，当物位低于此点时无法进行测量。l 若介质为低介电常数当其处于低液

5、位时，罐低可见，此时为保证测量精度，建议将零点定在低高度为C 的位置。l 理论上测量达到天线尖端的位置是可能的，但是考虑到腐蚀及粘附的影响，测量范围的终值应距离天线的尖端至少100mm。l 对于过溢保护，可定义一段安全距离附加在盲区上。 最小测量范围与天线有关。ll 随浓度不同，泡沫既可以吸收微波，又可以将其反射，但在一定的条件下是可以进行测量的。三、磁致伸缩液位计液位变送器由三个主要部分组成。外管部分是耐腐蚀，耐工业恶劣环境的产品材料。变送器的核心部分是最内核的波导管，它是由一定的磁致伸缩物质构成。变送器的电子部分产生一个低电流的询问脉冲，该脉冲同时产生一个磁场，并沿波导管向下传播。当该磁场

6、和波导管上的浮子内的永磁体所产生的磁场相交时，就会产生一个应变脉冲，或叫波导扭曲。应变脉冲沿波导管返回并被电子单元所接收，通过精确测量询问脉冲和返回脉冲之间的时间间隔，可获得高精度、高重复性的液位值。 四、超声波液位计超声波液位计的工作原理是由换能器（探头）发出高频超声波脉冲遇到被测介质 有关。表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与换能器到被测介质表面的距离成正比。此距离值S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示：    S=C×T/2   由于发射的超

7、声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重迭，无法识别，不能测量其距离值。这个区域称为测量盲区。盲区的大小与超声波物位计的型号有关。五、电容液位计电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。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，容器壁作为电容的另一极。 两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数1和液面上的介电常数2不同，比如：1>2，则当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，值减小，电容量也减小。 所以，可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。电容液位计的灵敏度主要取决于两种介电

8、常数的差值，而且，只有1和2的恒定才能保证液位测量准确，因被测介质具有导电性，所以金属棒电极都有绝缘层覆盖。电容液位计体积小，容易实现远传和调节，适用于具有腐蚀性和高压的介质的液位测量。 六、导纳液位计射频导纳式物位控制器是利用高频技术，由电子线路产生一个小功率射频信号于探头上，探头作为敏感元件，将来自物位介电常数引起的信号变化反馈给电子线路于这些变化包括电容量和电导量的变化，因而电子线路处理的是容抗和阻抗的综合变化信号,采用相位检测技术将这种变化检测出来，进行处理后继电器的输出。它是在原电容测量的基础上改进为射频导纳测量技术，代表了当今物位测量的新水平。常用有标准型、重型探头型、耐高温用陶瓷

9、探头型、堵料开关、堵煤开关等等。七、射线液位计辐射法：放射性同位素在衰变过程中会辐射射线，常见的射线有、射线。其中，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；物质对射线的衰减特性；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63所示。图63a采用点式放射源、探测器，测量范围较小；图63b采用点式放射源、线状探测器，测量

10、范围较大；图63c采用线状放射源、探测器，测量范围最大。除射线外，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。 正在整理中！加油, 射频导纳工作原理 射频导纳物位控制技术是一种从电容式物位控制技术发展起来的，防挂料、更可靠、更准确、适用性更广的物位控制技术，“射频导纳”中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数，它由阻性成分、容性成分、感性成分综合而成，而“射频”即高频，所以射频导纳技术可以理解为用高频测量导纳。高频正弦振荡器输出一个稳定的测量信号源，利用电桥原理，以精确测量

11、安装在待测容器中的传感器上的导纳，在直接作用模式下，仪表的输出随物位的升高而增加。 射频导纳技术与传统电容技术的区别在于测量参量的多样性、驱动三端屏蔽技术和增加的两个重要的电路，这些是根据在实践中的宝贵经验改进而成的。上述技术不但解决了连接电缆屏蔽和温漂问题，也解决了垂直安装的传感器根部挂料问题。所增加的两个电路是高精度振荡器驱动器和交流鉴相采样器。 对一个强导电性物料的容器，由于物料是导电的，接地点可以被认为在探头绝缘层的表面，对变送器探头来说仅表现为一个纯电容，随着容器排料，探杆上产生挂料，而挂料是具有阻抗的。这样以前的纯电容现在变成了由电容和电阻组成的复阻抗，从而引起两个问题。 射频导纳

12、技术由于引入了除电容以外的测量参量，尤其是电阻参量，使得仪表测量信号信噪比上升，大幅度地提高了仪表的分辨力、准确性和可靠性;测量参量的多样性也有力地拓展了仪表的可靠应用领域。 第一个问题是物料本身对探头相当于一个电容，它不消耗变送器的能量，(纯电容不耗能)，但挂料对探头等效电路中含有电阻，则挂料的阻抗会消耗能量，从而将振荡器电压拉下来，导致桥路输出改变，产生测量误差。我们在振荡器与电桥之间增加了一个驱动器，使消耗的能量得到补充，因而会稳定加在探头的振荡电压。 第二个问题是对于导电物料，探头绝缘层表面的接地点覆盖了整个物料及挂料区，使有效测量电容扩展到挂料的顶端，这样便产生挂料误差，且导电性越强误差越大。但任何物料都不完全导电的。从电学角度来看，挂料层相当于一个电阻，传感元件被挂料覆盖的部分相当于一条由无数个无穷小的电容和电阻元件组成的传输线。根据数学理论，如果挂料足