液位测量原理及其方法

1、非接触式测量液位，安全

2、光电折射式测量：该检测方式通过传感器内部发出光源，光源通过透明树脂全反射至传感器接受器，但遇到液面时，部分光线将折射至液体，从而传感器检测全反射回来光量值的减少来监控液面。该检测方式便宜，安装、调试简单，但仅能应用于透明液体，同时只输出开关量信号。

3、液位计高度智能化，实现真正非接触测量，现场安装调试工作大幅减小，使安装维护大幅简单方便。

4、由公式：P=ρgh　　得h=P/(ρg)　　单位：　　高度h：米；　　密度ρ：千克／立方米；　　重力加速度g=9.8牛顿／千克；　　压强（力）P：帕斯卡　　要求非密闭带压液体　　用静压测量原理：　　当液位变送器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压力公式为：Ρ=ρ.g.HPo　　式中：　　P：变送器迎液面所受压力　　ρ：被测液体密度　　g：当地重力加速度　　Po：液面上大气压　　H：变送器投入液体的深度　　同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压Po与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的Po，使传感器测得压力为：ρ.g.H，显然，通过测取压力P，可以得到液位深度。

5、静压式测量：该测量方式采用安装于底部的压力传感器，通过检测底部液体压力，转换计算出液位高度，其底部液体压力参考值为与顶部连通的大气压或者已知气压。该测量方式要求采用高精度、齐平式压力传感器，同时换算过程需要不断进行校准，其优点为检测不受液位高度限制，但高度越高，传感器精度要求越高，长时间使用或者更换液体时需要重复校准。

6、超声波测量：由于其原理为通过检测超声波发送与反射的时间差来计算液位高度，易受超声波传播的能量损耗影响。其具有安装容易、灵活性高等特点，通常可安装于高处进行非接触式测量。但当使用于含蒸汽、粉层等环境时，检测距离将会明显缩短，因此，不建议在有泡沫等的吸波环境下使用。

7、可实时测量储罐温度，进行一定程度的温度补偿对于常见的几种介质比如液氨，丙烯、丙烷、LPG等还可以做声速补偿，进一步提高测量精度。

8、音叉振动测量：音叉式测量仅为开关量输出，不能用于连续性监控液体高度，比较代表性的是音叉液位开关。其原理为：当液体或者散料填充两个振动叉时，共振频率改变，依靠检测频率改变而发出开关信号。其可用于高粘度液体或者固体散料的高度监控，主要为防溢报警、低液位报警等，不提供模拟量输出，另外，多数情况下需要开孔安装于容器侧面。

9、全量程实时跟踪，空罐进液不需重启

10、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。

11、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。

12、为提高测量精度一般需要配合气压补偿计来消除大气压力变化所带来的测量误差。该传感器核心在于压力式敏感集成元器件；并且内置温度传感器，对外界温度影响产生的变化进行温度修正；每个传感器内部有计算芯片，自动对测量数据进行换算而直接输出物理量，减少人工换算的失误和误差；全部元器件进行严格测试和老化筛选，尤其是高低温应力消除试验，增强产品的稳定性和可靠性；另有三防处理，保证在长期恶劣环境中高成活率的问题。

13、测量方法：采用地下水位监测系统，水位计原理是压力式原理，数据线引出地表接入远程自动化采集系统，并通过GPRS方式进行数据传输会监控中心的软件管理平台。根据压力与水深成正比关系的静水压力原理，运用水压敏感集成元器件做的水位计。当传感器固定在水下某一点时，该测点以上水柱压力作用于水压敏感集成元器件，使元器件电阻发生变化，从而导致电压变化，这样即可间接测出该点的水位。

14、外测液位计可以同时测量液位和界位。可配置模拟量、485和Modbus输出为界位或液位。

15、TDR（时域反射）/导波雷达/微波原理测量：其名称在行业内有多种不同的叫法，其具有激光测量的好处，如：易于安装、校准，灵活性好等，但更优于激光检测，如无需重复校准和多功能输出等，适用于各种含泡沫的液位检测，不受液体颜色影响，甚至可应用于高粘性液体，受外部环境干扰相对小，但其测量高度一般小于6米。

16、外测液位计特点：

17、通过自带的底部界位假波抑制功能，自动功率控制算法，自动采样速率控制算法等功能大幅度的提高测量精度，在某些实用案例中绝对精度在1cm。

18、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。

19、实现微小盲区或无盲区

20、外测液位计采用声呐测距的原理，安装简易，实现在线安装、调试，不影响生产，传感器安装于被测储罐外壁的底部，不需对被测容器开孔，是真正非接触罐外测量。可实现对高温、高压密闭容器内的各种易燃易爆有毒等危险介质、强酸﹑强碱及各种纯净液体的液位进行精确测量。

21、不论是空罐还是有液，不管液位的高低，液位计可以全量程实时跟踪。

22、突破各种技术难关，成功研发出两线制外贴式液位计。两线制外贴式液位计实现了超低功耗，达到了工业现场两线制仪表标准，简化了现场布线要求，更利于安全防爆。

23、电容式测量：电容式测量主要通过检测由于液面或者散料高度变化而导致的电容值变化来测量料位高度。其类型较多，有可输出模拟量的电容式液位计、电容式接近开关，电容式接近开关可以安装于容器侧面进行非接触检测。选择时必须注意，电容传感器容易受到不同的容器材质和溶液属性影响，如塑料容器和挂料情况容易影响模拟量输出的电容传感器。

24、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。

25、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。

26、恒浮力式液位计　　浮力式液位计是根据浮力原理工作的。

27、液位界位同时测量

28、脱硫塔液位计是根据浮力原理，浮子在测量管内随液位的升降而上、下移动，浮子内的*磁钢通过耦合作用，驱动红、白色翻柱翻转180°，液位上升时翻柱由白色转为红色，下降时由红色转为白色，从而实现液位指示

29、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。

30、它有一容纳浮球的腔体我们称其为主体管或外壳，它通过法兰或其他接口与容器组成一个连通器；这样它腔体内的液面与容器内的液面是相同高度的，所以腔体内的浮球会随着容器内液面的升降而升降；这时候我们并不能看到液位，所以我们在腔体的外面装了一个翻柱显示器，因为我们在制造浮球时在浮球沉入液体与浮出部分的交界处安装了磁钢，它与浮球随液面升降时，它的磁性透过外壳传递给翻柱显示器，推动磁翻柱翻转180°；由于磁翻柱是有红、白两个半圆柱合成的圆柱体，所以翻转180°后朝向翻柱显示器外的会改变颜色（液面以下红色、以上白色），两色交界处即是液面的高度。

31、温度实时校准，提高测量精度

32、两线制外测液位计，接线经过安全栅，功耗＜80mW。

33、含义：地下水水位（undergroundwaterlevel）是指地下水面相对于基准面的高程。通常以绝对标高计算。潜水面的高程称“潜水位”；承压水面的高程称“承压水位”。根据钻探观测时间可分为初见水位、稳定水位、丰水期水位、枯水期水位、冻前水位等。

34、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；但其不适合在透明液体（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）、振动环境等使用。

35、超高测量精度，可达1‰FS

36、根据测量原理，可将其分为恒浮力式液位计(如浮子式和浮球式液位计)和变浮力式液位计(浮筒式液位计)两种。　　浮子式和浮球式液位计是典型的恒浮力式液位计。浮子式液位计的测量原理如图2.67所示。将浮子用绳索悬挂在滑轮上，绳索的另一端有平衡重锤，当浮标所受重力与浮力之差恰好与平衡重锤的重力相平衡时，浮子便漂浮在液面上。当液面高度变化时，浮子所处的高度位置也相应变化，因此可根据悬挂在纲丝绳上的指针在刻度标尺上指示出相应的液位。　　图2.68是一种浮球式液位计的原理示意图，它一般适用于温度、粘度较高，但压力不太高的密闭容器内的液位测量。　　现以用弹簧平衡的电动浮筒式液位变送器为例，水表、远传式水表说明变浮力式液位计的液位测量原理。　　浮筒式(又称沉筒式)液位计是典型变浮力式液位计。滴水计数水表、标准孔板浮筒式液位计主要由变送器和显示仪表两部分组成。可拆卸螺翼式水表变送器按浮筒的平衡力可分为用弹簧平衡和扭力管平衡两种结构形式;按变换的信号叮分为电动和气动两种液位变送器。　　如果在浮子或浮球式液位计的基础上增加适当的电或气的转换装置，将液位变化的机械信号转换为相应的标准电或气信号，可实现液位信号的远传、极限报瞥或液位的自动控制。图2.69就是一种结构形式的电动浮球液位讯号器。它由浮球部分和触头部分组成。浮球部分包括椭圆形浮球1、磁钢2、触头部分包括外壳3、外磁钢4和静触头5,当被测液位变化时，浮球随之升降，使其端部的磁钢2上下摆动，通过磁力推斥安装在外壳3内相同磁极的外磁钢4上下摆动，其另一端的动触头5便可接通成对的上静触头或下静触头，随即在电路中的信号装置发出光或声的报警信号，或启闭电动泵供液或放液，以实现液位的自动控制。　　恒浮力式液位计实质是通过浮子或浮球等把液位的变化转换为相应的机械位移的变化，并通过相应的指针指示液位。在实际应用中，可采用各种各样的结构形式来实现液位—机械位移的转换，并通过机械传动机构带动指针对液位就地指示。　　用弹簧平衡的电动浮简式液位变送器的结构如图2.70所示。图中，河柱形中空的金属浮筒1被悬挂在弹簧3上，浮筒L端通过直杆与差动变压器的铁芯4相连。　　当液面低于浮简下边缘时.浮筒的重力与弹簧对浮筒的拉力相平衡。电磁流量计、明渠流量计若设浮筒的重力为w，平衡时，弹簧被拉伸的位移量为x，弹簧的刚度为C，则在液面低于浮筒下边缘时，浮筒的受力平衡关系为　　ex＝w(2.66)　　此时，铁芯4位于差动变压器线圈的中心，输出的不平衡电压O“二0。当液位上升，浮筒的一部分浸没于被测液体中时，由于浮筒受到浮力作用而向.L移动，弹簧被相应的压缩。当弹簧力与浮筒在液体中的重力相平衡时，浮筒将停在一个新的位置上。取浮筒的下边缘恰好与液面相接触时的水平面为基准面。若设浮筒的截面积为A，达到新的平衡时，液位为H，弹簧向上被压缩的位移量为AX，液体的容重为Y,则在新平衡条件下，浮筒的受力平衡关系为　　上式表明，若弹簧的刚度C为常数.并且浮洞的结构及被测液位的容重r一定时，则浮筒向上的压缩位移量At与液位H成正比关系。此时，与浮筒相连的铁芯4将偏离差动变压器线圈的中心位置，从而差动变压器将输出一个与液位H成正比的不平衡电压乙“信号，该电压信号可供液位的指示或对液位进行远传测量与控制。

37、控制型是在翻柱液位计的基础上增加了磁控开关，在监测液位的同时磁控开关信号可用于对液位进行控制或报警；远传型是在翻柱液位计的基础上增加了4~20mA变送传感器，在现场监测液位的同时将液位的变化通过变送传感器、线缆及仪表传到控制室，实现远程监测和控制。

38、当液位较高时，使用较高的功率，当液位较低时，使用较低的功率，自动切换探头功率。既增大了测量量程，又减小了测量盲区。从而实现了小盲区，甚至是无盲区的测量。

39、远传液位计是根据磁性原理、阿基米德（浮力定律）等原理巧妙地结合机械传动的特性而开发研制的一种专门用于液位测量的装置；其中BL-FO型是最基本的一种产品，其余的各种产品都是在其基础上的延伸；在检测液位的同时我们赋予它们更多的实用功能。

40、在工业领域中，要测量液位，除了投入式液位计的静压液位测量外，还有许多其他的方式和原理。

41、浮球式测量：该方式为最简单、最古老的检测方式，价格相对便宜。主要是通过浮球的上下升降来检测液面的变化，其为机械式检测，检测精度容易受浮力影响，重复精度差，不同液体需要重新校准。不适用于粘稠性或者含杂质液体，容易造成浮球堵塞，同时，不符合食品卫生行业的应用要求。