淺析如何從不同的測量方式來對(duì)常見液位計(jì)進(jìn)行分類

現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用各種各樣的液體原料和產(chǎn)成品，例如石油化工企業(yè)的油料和各種溶劑，制藥、造紙企業(yè)生產(chǎn)使用的各種漿液和漿料，食品企業(yè)生產(chǎn)和儲(chǔ)存的各種乳液和飲料、果汁等，都需要對(duì)其進(jìn)行安全和完善的保存，因此對(duì)于這些液體的液位的測量就是生產(chǎn)中一項(xiàng)重要的工作，液位數(shù)據(jù)作為工業(yè)生產(chǎn)中一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是保證企業(yè)能夠正常穩(wěn)定生產(chǎn)的基本要求。

目前工業(yè)領(lǐng)域通用的液位計(jì)測量原理涉及到力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等多方面，如果再加上液位計(jì)產(chǎn)品外形的區(qū)別，甚至達(dá)到數(shù)百種之多。當(dāng)然，每一種液位計(jì)都或多或少有其區(qū)別于其他類型的不同之處，任何一種液位計(jì)產(chǎn)品都不可能勝任所有的測量環(huán)境，不同類型的液位計(jì)意味著其生產(chǎn)方式、使用方式和檢定方式均不同，如何對(duì)其進(jìn)行有效、明了的分類已成為廠家、用戶和計(jì)量部門的共同面對(duì)的問題。撰寫此文從測量方式的角度出發(fā)，針對(duì)目前市面上出現(xiàn)的十余種液位計(jì)進(jìn)行分類，以期得到一個(gè)簡單、明了的分類結(jié)果。以幫助用戶在產(chǎn)品選型方面做出合適的選擇。
　　　
一、通過浮力方式進(jìn)行測量的液位計(jì)類型
　　浮力方式類型的液位計(jì)均有一個(gè)浮子（浮球或浮筒），浮子在靜止液面上處于平衡狀態(tài)，當(dāng)液面變化時(shí)浮子隨液面發(fā)生位移，電子元件以一定的方式獲取浮子的位移，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為液位的變化。
　　由于電子元件接收浮子位移方式的不同，浮力方式液位計(jì)分為磁翻板液位計(jì)、浮筒液位計(jì)、磁致伸縮液位計(jì)等。
　　1.1磁翻板液位計(jì)。磁翻板液位計(jì)由磁性浮子、圓柱型容器、標(biāo)尺和變送器組成。浮子在容器內(nèi)隨液面移動(dòng)，浮子的磁場作用在傳感器上，傳感器是一條封在不銹鋼管內(nèi)與被測液位等長的膠木條，上面按1cm或更小的間隔焊有眾多的干簧管，當(dāng)干簧管與浮子在同一高度時(shí)閉合，否則開路，變送器接收干簧管所連接電阻的多少產(chǎn)生電流信號(hào)，轉(zhuǎn)換為液面高度。浮子移動(dòng)在標(biāo)尺上顯示為紅、白珠的翻轉(zhuǎn)，指示液位。
　　

1.2 浮筒液位計(jì)。浮筒液位計(jì)有浮筒、彈簧、磁鋼室和指示器組成，根據(jù)阿基米德定律和磁耦合原理設(shè)計(jì)。浮筒的位移導(dǎo)致磁鋼室磁場發(fā)生變化，指示器內(nèi)的磁傳感器精確測量周圍磁場變化，與液位對(duì)應(yīng)從而反映出液位變化。
　　1.3 磁致伸縮液位計(jì)。磁致伸縮液位計(jì)主要由浮子、波導(dǎo)管和變送器組成。變送器的電子部件產(chǎn)生低壓電流脈沖，開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生磁場沿磁致伸縮線向下傳播，浮子隨著液位變化沿測量竿移動(dòng)，浮子內(nèi)磁鐵也產(chǎn)生磁場，兩個(gè)磁場相遇，磁致伸縮線扭曲形成扭應(yīng)力波脈沖，脈沖速度已知，計(jì)算脈沖傳播時(shí)間即對(duì)應(yīng)液位精確變化。
　　
2、通過壓力方式進(jìn)行測量的液位計(jì)類型
　　壓力方式的液位計(jì)即通過其測壓元件測量液體壓力的方式反映液面高度的液位計(jì)。一般由變送器、傳感器和壓力探頭組成。傳感器是內(nèi)置毛細(xì)軟管的特殊金屬桿或電纜，探頭構(gòu)造是一個(gè)不銹鋼筒芯，底部帶有膜片。探頭侵入液體中，測試受到的液體靜壓與實(shí)際大氣壓之差，壓差隨液位變化，電子元件接收壓差信號(hào)反映液位的變化。根據(jù)傳感器材質(zhì)的不同分為桿式和纜式兩種。
　　2.1 桿式壓力液位計(jì)。桿式壓力液位計(jì)的傳感器是金屬桿。其一般技術(shù)參數(shù)為，測量范圍一般0~5m，輸出信號(hào)：（4~20）mA，測量精度一般±0.5%。
　　2.2 纜式壓力液位計(jì)。由于傳感器是電纜，可以彎曲，方便搬運(yùn)和裝卸，所以纜式壓力液位計(jì)的量程可以很大，有100m，甚至300m，其測量精度一般為±1.0%。
　　2.3 差壓液位計(jì)。差壓液位計(jì)也是通過檢測壓力差來測量液位的。液位計(jì)有氣相和液相兩個(gè)取壓口。氣相取壓點(diǎn)處壓力為設(shè)備內(nèi)氣相壓力；液相取壓點(diǎn)處壓力除受氣相壓力作用外，還受液柱靜壓力的作用，液相和氣相壓力之差，就是液柱所產(chǎn)生的靜壓力，轉(zhuǎn)換成液面高度。
　
三、通過反射方式進(jìn)行測量的液位計(jì)類型
　　目前反射方式的液位計(jì)主要有雷達(dá)液位計(jì)和超聲波液位計(jì)兩種。它們的原理基本相同，都是通過發(fā)射――反射――接收超聲波或電磁波（雷達(dá)波）的方式測量液面高度的。
　　4.1 雷達(dá)液位計(jì)。雷達(dá)液位計(jì)的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測對(duì)象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時(shí)間與到液面的距離成正比，雷達(dá)液位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達(dá)天線的距離，從而計(jì)算出液面的液位。
　　4.2 超聲波液位計(jì)。超聲波液位計(jì)是由微處理器控制的數(shù)字物位儀表。在測量中脈沖超聲波由傳感器（換能器）發(fā)出，聲波經(jīng)液體表面反射后被同一傳感器接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。并由聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間來計(jì)算傳感器到被測液體的距離。
　　
四、通過導(dǎo)電方式進(jìn)行測量的液位計(jì)類型
　　導(dǎo)電方式的液位計(jì)基于電學(xué)原理，通過測量電容或電阻的方式測量液位。這類液位計(jì)主要包括電容液位計(jì)、射頻導(dǎo)納液位計(jì)、電阻液位計(jì)。
　　3.1 電容液位計(jì)。電容液位計(jì)采用測量電容的變化來測量液面的高低。由一根金屬棒插入液體容器內(nèi)，金屬棒作為電容的一個(gè)極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質(zhì)即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數(shù)和液面上氣體的介電常數(shù)不同，通過兩電極間的電容量的變化來測量液位的高低。
　　3.2 射頻導(dǎo)納液位計(jì)。射頻導(dǎo)納液位計(jì)是電容液位計(jì)的升級(jí)版，可以理解為用高頻無線電波測量導(dǎo)納，。儀表工作時(shí)，儀表的傳感器與灌壁及被測介質(zhì)形成導(dǎo)納值，物位變化時(shí)，導(dǎo)納值相應(yīng)變化，電路單元將測量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)液位的測量。
　　3.3 電阻液位計(jì)。電阻液位計(jì)通過電極接觸導(dǎo)電液體，在電極間施加低頻電壓，當(dāng)電極從斷開狀態(tài)變?yōu)榇右后w電阻時(shí)，形成導(dǎo)電通路，也就是用液體的導(dǎo)電性來測量液位，用多個(gè)定點(diǎn)的測量電阻就可以進(jìn)行水位的連續(xù)測量。
　　
五、本文結(jié)語
　　依據(jù)測量方式的不同，把液位計(jì)分為以上四大類，使得讀者對(duì)液位計(jì)有了一個(gè)完整、明了的認(rèn)識(shí)，對(duì)廣大用戶的選購也提供了一定的參考價(jià)值。這一分類方法是筆者根據(jù)所學(xué)知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)探討，如有不足之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正