华科 工程测试技术6液面测量.pdf

第5章 液面测量 液面测量 液位传感器种类较多，将液位信号转化为其它相关 信号进行测量，按工作原理可分为： （1) 直读式：根据流体的连通性原理测量液位。 （2）浮力式： 根据浮子高度随液位高低而改变或 液体对浸沉在液体中的浮子 (或称沉筒)的浮力随液 位高度变化而变化的原理测量液位。 （3）差压式：根据液柱堆积高度变化对某点上产 生的静 (差)压力的变化的原理测量物位。 液面测量 （4）电学式：把物位变化转换成各种电量变化而测 量物位。按工作原理可分为电阻式、电感式和电容 式。 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。 （5）其他形式：如核辐射式、声学式、微波式、激 光式、射流式、光纤维式传感器等等。 一、低温液体液面的测量 1、电阻式液位计 可定点液位控制，也可连续测量。 定点控制：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。 原理：基于液位变化引起电阻阻值变化，由电 阻变化反映液位情况。 一、低温液体液面的测量 连续测量的电阻式液位计 1-电阻棒 铂丝/锰铜加热 丝； 2-绝缘套； 3-测量电桥 电阻平均温度随液位高度变化。电阻的测量可用 电桥电路完成。 一、低温液体液面的测量 2、超导式液位计 超导式液位计利用某些金属或合金在低温下 所具有的超导性能制成。 当液面计探头浸没在液体中时，呈超导态， 电阻为零；处于冷蒸气中时，由于温度高于临 界温度Tc，呈正常态，电阻为一定值。 结构与电阻式相类似。如铌钛线 一、低温液体液面的测量 3、电容式液位计 原理：液位高低变化影响电容器电容量大小。 结构形式：有平极板式、同心圆柱式等等。 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。 一、低温液体液面的测量 在液位的连续测量中，多用同心圆柱式 电容器（如图）。电容量： 2πεL C 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 1-内电极； 使电容器的电容量变化 2-外电极 一、低温液体液面的测量 2πεg (L −h) 2πεl h C C +C + g l ln(D d ) ln(D d ) πε L π ε ε 2 g 2 ( l − g ) + ⋅h ln(D d ) ln(D d ) A +Bh 二、常温及高温液面的测量 1、静压式液位计 原理：以流体静力学为基础。 仅适用于敞口容器的