20多种液位仪测量法剖析较为

　物位包含液位仪打料位两大类。液位仪又包含液位仪信号接收器和持续液位仪精确测量二种。液位仪信号接收器是对好多个稳定部位的液位仪实现精确测量，用以液位仪的上、低限警报等。持续液位仪精确测量是对液位仪持续地完成精确测量，它普遍地运用于原油、化工厂、食品工业等许多行业，具备十分关键的实际意义。原文中对20多种持续液位仪测量法开展相对比较剖析。
1、玻璃试管法、玻璃法、两色水位线法、人力检尺法
　　玻璃试管法：该办法运用连通器原理工作中，如图所示1—1所显示［1］。图上1－被测器皿；2－玻璃试管；3－标示平均误差尺；4、5－阀；6、7－连通管。液位仪立即从标示平均误差尺读取。

　　双色水位计法：该办法运用光学原理，使水表明翠绿色，而使水蒸气表明鲜红色，进而标示出水位线［2］。
　　人力检尺法：该方式用以精确测量储油罐液位仪。精确测量时，工程测量员把量油尺资金投入成品油中，并在尺砣与罐底触碰时提到量油尺。依据量油尺上的成品油印痕，读取油位高宽比；依据量油尺尾端通水膏色调的改变明确水基础垫层的高宽比，进而明确油高和水高［3］。
　　之上4种办法基本都是人力测量法，具备精确测量简易、稳定性高、形象化、低成本的优势。
2、吹气检查法、差压法、HTG法
　　吹气检查法：该办法的原理如图2—1所显示［4］。图上，1－过滤装置；2－调压阀；3－节流阀元器件；4－流量计；5－智能变送器。因吹支气管内工作压力类似相当于液柱的静工作压力，故　P＝ρgH

差压法：该办法的原理如图2-2所显示[4]。图上，1、2-闸阀；3-孔板流量计。针对张口器皿或自然压器皿，闸阀1及液相引压管路能够省去。压差与液位仪的影响为　ΔP＝P2－P1＝ρgH

式中：ΔP－智能变送器正、负压力室压差；P2、P1－引压管工作压力；H－液位仪。孔板流量计将压差转换为4～20 mA的直流电数据信号。假如工作压力处在检测范围下　　特惠相匹配的输入输出数据信号超过或低于4 mA，则都必须选用调节转移扭簧等零点转移技术性，使之相当于4 mA。

HTG法：该方式运用于储油罐气体压力水位检测中，如图2—3所显示。图上：P1、P2、P3－高精密液位传感器；RTD－温度测量元器件；HIU－插口模块。P1坐落于罐底周边　　的罐壳处，P2比P1高8英尺，P3坐落于罐体周边的罐壳处。针对自然压储油罐，液位传感器P3能够省掉。设液位传感器P1、P2、P3测出的工作压力分別为p1、p2、p3，则

式中：G－成品油净重；Sav－储油罐均值截面；ρav－处于液位传感器P1、P2中间成品油均值相对密度；g是重力加速；H是液位传感器P1、P2中间的间距；h是成品油高宽比；h0是液位传感器P1的高宽比。RTD用以精确测量成品油溫度，以对精确测量标值开展温度补偿。HTG检测系统价钱较低，但液位仪测量精度较低，安裝须在罐内打孔。
　　之上3种办法全是运用溶液的压差来测定水位的。

3、浮球法、浮桶法、水泵压力开关法、伺服电机法、沉筒法
浮球法：该方式选用浮球做为液位仪精确测量元器件，并推动编号盘或编号带等显示仪表，或联接电子器件智能变送器便于长距离传送精确测量数据信号。

浮桶法：该方式选用正中间有孔的磁浮桶做为液位仪光敏电阻器，如图所示3—1所显示。不锈钢板防水套管从浮桶正中间孔越过，固定不动在罐体和罐底中间。液位仪转变 推动中空磁浮桶（内藏电磁铁）沿防水套管左右挪动，并吸引住防水套管内的磁石沿防水套管内腔左右挪动，二次仪表盘依据磁石的挪动计算出液位仪。
　　水泵压力开关法：该办法运用杠杆作用工作中，如图所示3—2所显示［4］。图上：1－水泵压力开关；2－曲轴；3－传动轴；4－均衡重；5－杆杠。水泵压力开关追随液位仪变动而绕传动轴转动，推动传动轴上的表针旋转，并与杆杠另一端的均衡重均衡，与此同时在刻度上标示出液位仪标值。水泵压力开关法有内水泵压力开关式和外水泵压力开关式二种，如图所示3—2所显示。水泵压力开关法主要是用以测量温度高、黏度大的液位仪，但测量范围较小。

伺服电机法：该方式选用起伏积分电路，清除颤动、延长寿命、提升液位仪测量精度。当代伺服液位仪的测量精度较高，已做到40 m测量范围内低于1 mm的精密度，且一般都具备精确测量相对密度遍布和平均相对密度的作用。

沉筒法：沉筒的部位伴随着液位仪的变动而转变 ，但其变化量并不与液位仪变化量相同。在图3－3a中［4］，液位仪与浮桶部位的关联以下：

上式中：ΔH－液位仪变化量；C－扭簧的弹性系数；A－沉筒截面；ρ液体密度；ΔX－沉筒部位变化量。一般状况下，浮桶部位变化量ΔX远低于液位仪变化量ΔH。图3—3b是扭矩列管式沉筒法基本原理［4］，图上：1－沉筒；2－杆杠；3－扭矩管；4－芯棒；5－机壳。沉筒部位随水位变动而转变 ，在杆杠的效果下，扭矩芯管轴的扭角产生变化，二次仪表盘依据扭角的转变 计算出液位仪。
　　之上5种办法全是运用水的浮力基本原理来运行的。

4、电容器法、电阻器法、电感器法
　　电容器法：用以精确测量非导电性溶液的电容器法基本原理如图4—1所显示［4］。图4—1中，电容器由二块同舟的圆面极片构成，其容量CH为

上式中：ε1－被测溶液的相对性相对介电常数；ε2－液相物质的相对性相对介电常数；H－电容传感器渗入液态的深层（m）；l－电容传感器竖直高宽比（m）；R－内极片圆柱体底边半经（m）；r－外极片圆柱体底边半经（m）。因为R、r、l等全是数值，只需运用ε1、ε2、CH就能测算出液位仪H。图4—2是用来检测导电性溶液的电容器法基本原理［4］，其公式计算推论略。电容传感器液位显示器价钱较低，安裝非常容易，且能够运用于高溫、髙压的场所。但电容器液位显示器精确测量反复精密度较低，需按时检修和再次校准，工作中使用寿命也不是较长。

电阻器法：该方式［5］尤其适用导电性溶液的精确测量，比较敏感元器件具备电阻器特点，其阻值随液面的变动而转变 ，故将电阻器转变 值传输给二次电源电路即获得液位仪。探头式运用追踪测量方法来测定液位仪，以液位仪升高的情况为例子来表明液位仪精确测量基本原理，当液位仪上升，提到探头彻底摆脱液态，随后慢慢减少探头找寻液位，则探头与液态刚触碰时的地方即与液位仪相对性应。探头式的特征是测量精度很高、控制回路繁杂。
　　电感器法：该方式［5］适用导电性溶液的水位精确测量，尤其是形状记忆合金。电感器法的机理是，液位仪转变 促使电感元件的电磁感应、互感器或磁化强度产生变化，故将该变化量送到二次电源电路就可以获得对应的液位仪标值。电感器法运用极其普遍的是高频率液位变送器。该液位变送器的测定工作原理是，頻率调配数据信号根据射频同轴电缆藕合到同轴电缆感应器串联谐振控制回路，串联谐振控制回路的输出电压历经检波电源电路和射频同轴电缆传输给带通滤波器，随后依据带通滤波器的输出电压操纵自动调谐电源电路，造成新的振动頻率，直至感应器耦合电路处在彻底串联谐振情况才行，则这时的振动頻率即与控制器的电感器量相对性应，进而与液位仪相对性应。
　　之上3种办法全是运用水位传感器的电主要参数造成变动的办法来测定水位的。

5、磁致伸缩法、超音波法、调配型电子光学法、微波加热法
　　磁致伸缩法：该方式用以精确测量储油罐液位仪的工作原理如图所示5—1所显示［6］。图5—1中有两个浮球，各自用于检验燃气页面和水油页面。各浮球内都存有一组电磁铁，用于造成固定不动电磁场。精确测量时，液位变送器头顶部传出低电流量“了解”单脉冲，该电流量形成的电磁场沿波导管往下传输。当电流量电磁场与浮球电磁场相逢时，造成“回到”单脉冲（也称“光波导入的歪曲”单脉冲）。了解单脉冲与回到单脉冲相互间的时差即相匹配水油页面和燃气页面的高宽比。磁致伸缩液位变送器安裝非常容易，测量精度很高，但液体密度转变 和气温改变会产生数据误差［7］，浮球顺着波导管外的护软管左右挪动，非常容易被卡住。

超音波法：超声波换能器将额定功率单脉冲变换为超音波，射向液位，经液位反射面后再由超声波换能器将该超音波变换为电子信号。超音波是机械波，散播衰减系数小，页面反射面数据信号强，且发送和接受电源电路简易，因此运用比较普遍；但超音波的快速传播受物质的相对密度、浓度值、溫度、工作压力等要素危害，其测量精度较低。
　　微波加热法：微波加热根据无线天线（大多数为规格无线天线，也是有平面图无线天线）辐射源出来 ，经液位反射面后被无线天线接受，随后由二次电源电路测算发送数据信号与接受讯号的时差得液位仪。持续波雷达液位仪基本原理如图所示5—2所显示，该液位显示器选用三角波頻率调配方式，并根据对发送数据信号与接受数据信号混频后获得的差值数据信号的剖析，获得微波加热传送時间，进而估算出液位仪。微波加热速率受散播物质、溫度、工作压力、液态相对介电常数的危害不大，但液态页面的起伏、液态表面层的泡沫塑料、液态物质的相对介电常数对微波加热反射面数据信号高低有较大危害。当工作压力超出规范量值时，工作压力对液位仪测量精度将造成明显危害。针对相对介电常数低于要求数据的液态，绝大多数雷达液位仪都必须选用波导管，但波导管的生锈、弯折和歪斜都是会危害测量精度。比如：万里晴空高h为20 m，导波管与竖直方位歪斜视角α只需超出0．573°，则造成的液位仪偏差Δh将超出1 mm，由此证明，在歪斜视角α（企业为度）较钟头，Δh达到：

雷达液位仪尤其适用于高耗能度或低粘度的商品，如沥清等。雷达液位仪精确测量的反复精密度较高，不必按时检修和再次校准，测量精度也较高，但价位较高，精确测量水油页面艰难。
　　调配型电子光学法与微波加热法相近，仅仅选用相位差或頻率调配的光信号灯不亮替代微波加热数据信号。图5—3是一种激光器雷达液位仪电路原理图［8］。但光信号灯不亮受水蒸气、油蒸气危害很大，并对液位起伏很比较敏感，且需要选用易受环境污染的光学设备。

之上3种办法基本都是根据检验数据信号散播的时间段来明确液位仪的。设发送数据信号与接受讯号的时差为t，则空高h＝vt／2，v为波的快速传播。

6、磁翻板钩法、震动法、辐射法、光纤传感器法
　　磁翻板钩法工作原理如图所示6—1a所显示［1］，1－翻板钩标示部件；2－浮球；3－连通管部件；4－调节螺丝；5－放泄塞。浮球配有一组电磁铁，随水位变动而左右挪动，根据磁耦合作用推动磁翻板钩部件旋转。当液位仪上升，磁翻板钩的鲜红色面靠外；液位仪降低时，乳白色面靠外。故依据磁翻板钩的色调就可以明确液位仪。浮球内磁石与磁翻板钩带磁构造如图所示6—1b所显示［5］，一片翻板钩间的间距为10 mm。选用多台磁翻板钩设备串连可扩大测量范围。

震动法的工作原理如图所示6—2所显示［9］。震动液位显示器由滑轨、检测架、激锤、震动传感器、伺服机构等构成。伺服机构操纵振锤左右爬动并激振，激振后的随意震动被震动传感器检验，该检验数据信号经FET转换后获得至大功率处的頻率，最终由空罐时共振频率／液位仪关联获得液位仪。这类液位仪测量法必须激锤、伺服机构等分子热运动构件，其工作中使用寿命并不是较长，须按时检修和再次校准，安裝也较繁杂。
　　辐射源法：放射性物质放射性核素在核衰变全过程中会辐射源放射线，普遍的放射线有α、β、γ放射线。在其中，γ放射线的渗透力强，射程远，故在辐射液位仪检测中普遍选用。试验证实，越过化学物质前后左右γ放射线抗压强度会产生变化，并符合下列关联［5］

上式中：J0－越过化学物质前的抗压强度；J－透过化学物质后的抗压强度；μ－化学物质对γ放射线的损耗特点；d－化学物质的薄厚。辐射式液位显示器由放射性物质、探测仪及解决线路构成。放射性物质大多数选用钴－60或铯－137。探测仪有电离室、计数管、闪动电子计数器等几类，其功能是检测放射线透过化学物质后的抗压强度。辐射液位显示器选用非接触式安裝，如图所示6—3所显示。图6—3a选用点试放射性物质、探测仪，检测范围较小；图6—3b选用点试放射性物质、条状探测仪，检测范围很大；图6—3c选用条状放射性物质、探测仪，检测范围较大 。除γ放射线外，中子放射线也可以用来测定液位仪。中子放射线的透过工作能力极强，比γ放射线强10倍之上，穿透壁厚达9英寸的钢制器皿［10］。放射线液位显示器安裝便捷，测量精度能达到大罐精确测量的必须 ，有一定的运用场所。

光纤传感法：参考文献［11］明确提出了一种光纤线水位传感器，当液位仪转变时，液位传感器的比较敏感延展性脉冲阻尼器发生偏移，推动反光贴挪动，使摄像头体会的光照强度产生变化，进而估算出液位仪。参考文献［12］明确提出了又一种光纤线水位传感器，依据摄像头在液相和高效液相媒介中感受到光照强度的差别，分辨摄像头的部位，并操纵摄像头追踪液位仪的转变，进而获得液位仪标值。

7、结语
　　本文对20多种液位仪测量法实现了深入分析较为。在具体运用中，应依据价钱、测量精度、被测物质的特性等要素，有效挑选液位显示器的类型。

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