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物位測量儀表按所使用的物理原理可分為直讀式物位儀表、差壓式物位儀表(包括壓力式)、浮力式物位儀表、電測式(電阻式,電容式與電感式)物位儀表、超聲式物位儀表、核輻射式物位儀表等。
直讀式物位儀表
從測量機構(gòu)上可直接讀出液位,玻璃管(或玻璃板)液位計就是利用連通器原理,用旁通玻璃管(或玻璃板)讀數(shù)。根據(jù)測量要求,有透光式和反射式等型式。
浮力式物位儀表
利用液面上的浮子或沉浸在液體中浮筒(也稱沉筒)受到浮力作用而工作。這類儀表分為兩種:一種是在測量過程中浮力維持不變,如浮球液位計、浮標液位計,工作時浮標隨液面高低變化,通過杠桿或鋼絲繩等機構(gòu)將浮標位移傳遞出去,再經(jīng)電位器、數(shù)碼盤等轉(zhuǎn)換為模擬或數(shù)字信號;另一種是在測量過程中浮力發(fā)生變化,如浮筒式液位計,液位改變時浮筒在液體內(nèi)浸沒的程度不同,所受的浮力也不同,將浮力的變化量轉(zhuǎn)換成差動變壓器鐵芯的位移,就可輸出相應的電信號,供指示、記錄、報警和調(diào)節(jié)之用,也可遠距離傳送。
差壓式物位儀表 差壓式儀表利用液體的靜態(tài)壓力測量液位。液體底部壓力與容器內(nèi)的液面高度和液體表面上的氣壓有關(guān)。如果測量敞口容器內(nèi)液位,則可用壓力測量儀表或壓力變送器間接測出液面高度;如果在有壓力的密封容器內(nèi)測量液位,則采用測量壓差的方法,消除液面上壓力的影響,將容器底部與差壓變送器正壓室相連,液面上的空間與負壓室相連,就可以測量出液面的高低
電測式物位儀表
將物位變化轉(zhuǎn)換為電參數(shù)(如電阻、電容、電感)的變化,再變成電信號輸出。這類儀表又分為電阻式、電容式和電感式三種。 ① 電阻式物位儀表 利用物位變化時引起電極電阻變化的原理工作(圖3)。物位變化引起電阻逐漸變化的,可用于連續(xù)測量物位;只有當物位變化到接觸電極時才引起電阻突變的,可用來定點報警控制物位。電阻式物位儀表在工作時電極接觸被測介質(zhì)(一般為導電液體),電極表面接觸狀況改變(如出現(xiàn)污垢、生銹、腐蝕等現(xiàn)象)會引起表面接觸電阻變化,從而產(chǎn)生測量誤差。使用時間越長,誤差就越大。因此,這種儀表雖然結(jié)構(gòu)簡單,但應用范圍不廣,主要用作液位定點報警和控制,很少用于連續(xù)測量。 ② 電容式物位儀表 物位變化時引起電極的電容量變化,利用這個原理構(gòu)成的電容式物位計可以測量導電液和非導電液的液位、非導電顆粒狀固體的料位。兩同軸相互絕緣的導電金屬圓柱中間隔以不導電的介質(zhì),就構(gòu)成電容器,其電容量為:式中ε為介質(zhì)介電系數(shù),L為圓筒電極的高度, D和d分別為外電極內(nèi)徑和內(nèi)電極外徑。物位變化引起ε,L,D/d變化,從而引起電容量變化。測出這個變化值就可測出物位。根據(jù)這個道理,用各種不同形狀的電容測量頭,可構(gòu)成多種電容式物位儀表(圖4)?,F(xiàn)代電容式物位儀表采用安全防爆、隔爆的措施,應用范圍已擴大到一些化工、石油、輕工部門。電容式物位儀表是電測式物位儀表中應用最廣泛的一種。 ③ 電感式物位儀表 利用物位變化時引起自感量、互感量或感應電流等的變化來測定物位,常用的有感應式高頻液位計或諧振式液位計。也可用帶導磁材料的浮子與電磁感應線圈制成液位信號報警器。采用電感式測量可實現(xiàn)完全不接觸測量。