測量液態和粉粒狀材料的液面和裝載高度的工業自動化儀錶。測量塊狀、顆粒狀和粉料等固體物料堆積高度或表面位置的儀錶稱為料位計。測量罐、塔和槽等容器內液體高度或液面位置的儀錶稱為液位計,又稱液面計。測量容器中兩種互不溶解液體或固體與液體相介面位置的儀錶稱為相介面計。

  物位測量儀錶的種類很多,常用的有直讀式液位計、差壓式物位儀錶、浮力式液位計、電容式物位儀錶、聲波式物位儀錶和核輻射物位儀錶。此外,還有電觸點式、翻板式和機械葉輪探探測式等物位測量儀表。

  直讀式液位計 將指示液位用的玻璃管或特制的玻璃板接於被測容器,根據連通管原理可根據玻璃管上或玻璃板上的刻度讀出液位的高度。直讀式液位計結構簡單、直觀,但隻能就地讀數,不能遠傳。

  差壓式物位儀表 假定物料的重度為恒定值,容器中液體或固體物料堆積的高度與它在某測試點所產生的壓力成正比,因而可用測壓的方法來測量物位。測量壓力可用壓力表、壓力傳感器和壓力變送器等。在有壓容器中,為瞭排除作用於液面上的壓力變化的影響常采用差壓法(圖1)。液體表面處於取壓管AB之間,若被測液位的高度H不同,差壓變送器兩側正負壓的壓差信號△p也不同,△p=(

1 2) Hk。式中 1 2分別為液相、氣相介質的密度; k為常數。采樣管中介質的密度與容器中介質的密度是相同的,所以測出差壓信號就可確定液位。利用差壓法還可測量相界面位置(圖2)。兩種互不相溶的介質密度分別為 1 2,采樣管中介質密度和所連通的容器內的介質密度相同,這時差壓變送器正負壓室中的差壓為:△ p=( 1 2) H+ k。它與被測相界面高度 H成正比。

  浮力式液位計 液位變化使漂浮在液體表面的浮子隨之同步移動。這一移動距離通過機構傳出或變成氣信號或電信號,即可測出液位。也可將浮筒的一部分浸入液體中並使之不能自由漂浮,則其所受的浮力將隨液位或相界面位置而變化,測出此浮力變化即可測出液位。圖3為浮筒式液位變送器。浮筒所受浮力變化經聯桿和扭管傳到變送器霍耳元件,並變換成相應的電信號輸出,經過儀表就可顯示或調節相界面。

  電容式物位儀表 它的工作原理是把物位的變化變換成相應電容量的變化,然後測量此電容量的變化。電容式物位儀表用於測量導電、非導電液體或固體物料的液位、料位或相界面位置,可供連續測量和定點監控之用。圖4為測量導電介質液位的電容式液位計。內電極外包絕緣套管。絕緣層兼作電容介電層,外電極即被測導電液體。當液位改變時,內外電極間的覆蓋面積隨之變化,因而引起電容值的變化。變化信號經前置放大器放大後傳至顯示儀表。當測量非導電液體或固體物位時,電容式物位儀表檢測部分通常由兩個電極或一個電極和金屬容器壁組成電容。適應不同需要,電容式物位儀表的電極還可制成多種形式,如裸露電極、多層電極和各種特殊形狀的電極等。

  聲波式物位儀表 這類儀表分為利用聲波阻斷原理的和利用聲波反射原理的兩類。①聲波阻斷式物位儀表:當物位升高而阻斷從發射換能器到接收換能器的聲束時,接受換能器接受到的聲能產生突變,發出突變的開關信號。②聲波反射物位儀表:聲波從發射換能器到液面或料面,再從這一表面反射回到接收換能器。測量從發出聲波至接收到回波的時間間隔即可測出物位。

  核輻射物位儀表 核輻射液位計(圖5)的原理是:放射源發出的射線,穿過被測物料而被部分吸收後由探測器接收。當物位改變時,由於被測物料的吸收劑量改變而使探測器接受到的輻射強度改變,再轉換為電信號的變化,經放大後送給顯示儀表連續顯示物位。核輻射物位儀表的特點是射線能穿透很厚的壁以實現不接觸測量,因而可用於高壓、高溫和有毒的密封容器的液位或料位測量,且不受周圍電磁場、煙氣和灰塵等影響,但使用時須註意保護。

參考書目

 秦永烈編:《物位測量儀表》,機械工業出版社,北京,1980。