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油罐液位計的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及測量方式分析
液位測量對于現(xiàn)代化工業(yè)來說是一項重要測量內(nèi)容，無論是石油化工，還是食品制藥，包括消防市政，都會涉及到液位的測量，液位的測量方式及其基于不同測量原理而制造出來的液位測量儀表，種類也很多。本文根據(jù)液位計不同的測量方式，嘗試從浮力方式、壓力方式、導(dǎo)電方式和反射方式四個方面對其進行分類，基本上涵蓋了現(xiàn)有所有的液位計。為用戶了解液位計的測量方式、原理提供較好的途徑，也為計量部門選擇液位計檢定方法提供一定的參考價值。
應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的液位計種類繁多，測量原理涉及力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等多方面，考慮外形的話，可達到百種之多。不同類型的液位計意味著其生產(chǎn)方式、使用方式和檢定方式均不同，如何對其進行有效、明了的分類已成為廠家、用戶和計量部門的共同難題。本文從測量方式的角度出發(fā)，針對目前市面上出現(xiàn)的十余種液位計進行分類，以期得到一個簡單、明了的分類結(jié)果。
1、浮力方式
浮力方式類型的液位計均有一個浮子（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，浮力方式液位計分為油罐液位計、浮筒液位計、磁致伸縮液位計等。
1.1 油罐液位計。油罐液位計由磁性浮子、圓柱型容器、標尺和變送器組成。浮子在容器內(nèi)隨液面移動，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，轉(zhuǎn)換為液面高度。浮子移動在標尺上顯示為紅、白珠的翻轉(zhuǎn)，指示液位。
1.2 浮筒液位計。浮筒液位計有浮筒、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。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，與液位對應(yīng)從而反映出液位變化。
1.3 磁致伸縮液位計。磁致伸縮液位計主要由浮子、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，開始計時，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，浮子內(nèi)磁鐵也產(chǎn)生磁場，兩個磁場相遇，磁致伸縮線扭曲形成扭應(yīng)力波脈沖，脈沖速度已知，計算脈沖傳播時間即對應(yīng)液位精確變化。
2、壓力方式
壓力方式的液位計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。一般由變送器、傳感器和壓力探頭組成。傳感器是內(nèi)置毛細軟管的特殊金屬桿或電纜，探頭構(gòu)造是一個不銹鋼筒芯，底部帶有膜片。探頭侵入液體中，測試受到的液體靜壓與實際大氣壓之差，壓差隨液位變化，電子元件接收壓差信號反映液位的變化。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。桿式壓力液位計的傳感器是金屬桿。其一般技術(shù)參數(shù)為，測量范圍一般0~5m，輸出信號：（4~20）mA，測量精度一般±0.5%。
2.2 纜式壓力液位計。由于傳感器是電纜，可以彎曲，方便搬運和裝卸，所以纜式壓力液位計的量程可以很大，有100m，甚至300m，其測量精度一般為±1.0%。
2.3 差壓液位計。差壓液位計也是通過檢測壓力差來測量液位的。液位計有氣相和液相兩個取壓口。氣相取壓點處壓力為設(shè)備內(nèi)氣相壓力；液相取壓點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。
3、導(dǎo)電方式
導(dǎo)電方式的液位計基于電學(xué)原理，通過測量電容或電阻的方式測量液位。這類液位計主要包括電容液位計、射頻導(dǎo)納液位計、電阻液位計。
3.1 電容液位計。電容液位計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*，容器壁作為電容的另一*。兩電*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*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。射頻導(dǎo)納液位計是電容液位計的升級版，可以理解為用高頻無線電波測量導(dǎo)納，。儀表工作時，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，導(dǎo)納值相應(yīng)變化，電路單元將測量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號輸出，實現(xiàn)液位的測量。
3.3 電阻液位計。電阻液位計通過電*接觸導(dǎo)電液體，在電*間施加低頻電壓，當(dāng)電*從斷開狀態(tài)變?yōu)榇右后w電阻時，形成導(dǎo)電通路，也就是用液體的導(dǎo)電性來測量液位，用多個定點的測量電阻就可以進行水位的連續(xù)測量。
4、反射方式
目前反射方式的液位計主要有雷達液位計和超聲波液位計兩種。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（雷達波）的方式測量液面高度的。
4.1 雷達液位計。雷達液位計的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比，雷達液位計記錄脈沖波經(jīng)歷的時間，而電磁波的傳輸速度為常數(shù)，則可算出液面到雷達天線的距離，從而計算出液面的液位。
4.2 超聲波液位計。超聲波液位計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。并由聲波的發(fā)射和接收之間的時間來計算傳感器到被測液體的距離。
5、結(jié)語
依據(jù)測量方式的不同，把液位計分為以上四大類，使得讀者對液位計有了一個完整、明了的認識，對廣大用戶的選購也提供了一定的參考價值。這一分類方法是筆者根據(jù)所學(xué)知識和實際應(yīng)用的一個探討，如有不足之處，敬請批評指正。
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