超聲波液位計測量方式研究與探討 二

1．2液位計的分類

經過不斷的努力和探索，科技工作者已開發出了種類繁多、各具特色的液位儀表。尤其是近二十年來，隨著微處理器的引入，測量儀表更是發生了革命性的變化。液位計的量程從幾米到幾十米，測量精度亦大大提高。根據液位測量所涉及的液體存儲容器、被測介質以及工藝過程的不同，液位計類型的選用也不同。在進行液位測量前，必須充分了解液位測量的工藝特點，以此作為液位計設計過程中的參考因素。早期的液位測量儀表大多采用機械原理，通過測量某些物理參數，達到液位測量的目的。隨著工業自動化的發展，發展了許多新的測量原理，一批具有智能控制功能、可實現非接觸測量、精度高、穩定性好的液位計相繼問世，并應用到越來越多的工業測量領域，如基于超聲波、雷達、光纖等技術的液位測量儀I列。根據工作原理的不同液位計可分為如下幾種：

(1)直讀液位計

直讀式液位測量方法直接用與被測容器連通的玻璃管或玻璃板來顯示容器中的液位高度，它是最原始但仍應用較多的一種液位測量儀表；另外，利用浸入式刻度鋼皮尺直接測量液位高度的人工檢尺法也是應用較廣泛的液位計量方法，尤其是在大型油罐儲油量的測量中，也可把它用作現場檢驗其他測量儀表的參考手段。其精度一般為2mm的人為誤差。此種方法有測量簡單、直觀、成本低的優點，但測量量程有限，且不適于惡劣環境中的測量。

(2)浮子液位計

利用浮子的比重比所測液體的比重稍小的特點，使浮子漂在液面上并隨液面的升高或下降來反映液位，它也是一種應用最早并且應用范圍很廣的液位測量儀表；將浮子用一條多孔鋼帶連接至一個恒轉矩裝置或平衡錘上，由浮子的重量帶動多孔鋼帶通過齒輪裝置推動機械計數器作現場顯示，還可連接電動變送器，獲得遠距離顯示。由于滑輪機械裝置的摩擦力和鉚帶重量，測量誤差一般約為±(4一lO)mm。

(3)靜壓液位計

利用液柱對某定點產生壓力，測量該定點壓力或測量該點與另一參考點的壓差而間接測量液位的儀表；主要應用于測量精度要求不高的場合。

(4)電磁液位計

這種測量方式是將液位的變化轉換為電量的變化，從而對液位進行間接測量，如電容式、電感式和電阻式液位計等。電容由兩塊同心的圓柱面極板組成，電容式液位測量是根據電容量與被測液體和氣相介質的相對介電常數、電容傳感器浸入液體的深度、電容傳感器垂直高度、內外極板圓柱底面半徑之間的關系，由已知的其他數值得出所測液位高度值。電容式液位計價格低，安裝容易，且可以應用于高溫、高壓的場合。但電容液位計測量重復精度較低，需定期維修和重新標定，工作壽命也不長。電阻式液位測量方法特別適用于導電液體。敏感器件具有電阻特性，其電阻值隨液位的變化而變化，因此將電阻變化值傳送給二次電路即得到液位高度值。電感式液位測量方法同樣適用于導電液體的液位測量，特別是液態金屬。其原理是：液位變化使得電感元件的自感、互感或導磁率發生變化，故將該變化量送往二次電路即可得到相應的液位數值。電感式測量應用最廣泛的是高頻液位計。該液位計的測量原理是，頻率調制信號通過射頻電纜耦合到傳輸線傳感器諧振回路，諧振回路的輸出電壓經過檢波電路和射頻電纜傳送給低通濾波器，然后根據低通濾波器的輸出電壓控制調諧電路，產生新的振蕩頻率，直到傳感器諧振電路處于完全諧振狀態為止，則此時的振蕩頻率即與傳感器的電感量相對應，從而與液位相對應。

以上3種方法都是利用液位傳感器的電參數產生變化的方法來測量液位的。這種測量方法原理簡單、易于操作、成本低廉，但精度較低、可靠性差，已不能滿足現代工業測量中對測量精度和儀器可靠性的要求。隨著科學技術的發展，基于新技術的液位計發展越來越快。

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