带你认识一些常规液位测量方式

气体的密度相对液体小很多，因此在这篇文章中我们假设测量液位容器顶部的气体密度忽略不计。同时我们讨论液位检测技术基于容器中只有一种液体。以下介绍的技术中有些可用于混合液体测量的情况。浮标液位计

浮标的工作原理：在容器罐放置一个特定重量的悬浮物，然后用一个机械装置与悬浮物链接用来读取它的位置；悬浮物一般位于容器顶部的气体里，悬浮物的底部与液体相接处。浮标可以准确的反应液位，但是读取浮标的位置仍然是一个问题。早期的浮标系统使用机械部件如绳、带、滑轮和齿轮等方式来读取浮标位置。如今磁装置被大量用来读取浮标的位置。

早期的浮子液位变送器使用多个电阻器和簧片开关输出一组模拟信号或离散的测量值，这种变送器的输出结果是离散的。它不同于连续液位测量设备，无法达到精确测量。

浮筒、鼓泡器和差压变送器都是静压测量装置。液体的密度会随着温度变化而变化，由于在任何温度变化将引起液体的比重的转变，将压力变化影响蒸气的比重在液体。结果降低了测量精度。置换工作的阿基米德原理。如图1所示，一个柱型浮筒悬浮在容器中，被测液体的密度要大于浮筒的密度，当容器中液位高度高于浮筒底部时，浮筒承受的浮力可以通过浮筒顶部安装的力传感器得出。根据浮筒的密度、液体的密度以及液位高度可以计算出浮力。浮筒顶部的力传感器连接到变送器输出、就可以反应出容器中液位的高度。

鼓泡器式液位传感器如图2所示。该技术一般应用于船舶中，容器内压力在一个大气压以下的情况。鼓泡器的一个开口置于容器底部并不停向容器内吹气（通常使用空气，在会发生氧化等情况的特殊液体时会使用惰性气体如干燥的氮气）。向容器中鼓气时，鼓泡器内的压力=大气压力容器内液位引起的静压。在鼓泡器上联接安装气体压力传感器，根据压力换算可以得出液位高度。

差压液位传感器如图3所示。在容器底部安装压力传感器，在容器的顶部开通气孔使容器上部空气的压力与大气压力一致。压力传感器测得的压力=大气压力容器内液体高度产生的静压。图3中压力传感器的参考压力接口连接大气压就可以。若某些特殊容器不能与大气直接连通，可以将容器顶部的出气口与压力传感器参考压力接口直接连通也可以实现此原理的液位测量。

这类液位测量系统是浮标测量的替代品（如图4所示）。在浮标上安装一个磁性设备，图4中磁性浮标被放置在一个柱型的联通腔体内，联通腔体外有一个跟随标志，跟随标志与磁性浮标一起移动从而提供液位指示。这个系统中的联通腔必须是由非导磁材料加工而成。

无论被测液体是丁烷、丙烷、油、酸、水、或界面的流体，液位测量制造商都能对不同情况的液位测量设计进行优化设计。通过制造商们的努力，这种液位测量方式可以被应用到高温、高压、腐蚀性液体、超大液位测量容器等特殊情况。

目前像腔室、法兰和一些连接件都可以用工程塑料等加工制造，常用材料有聚偏氟乙烯、特种合金如哈氏C-276合金等。这些特殊材料制成的腔体可以应用在液体沥青测量、大型防水设备和低温液氮制冷设备中。像钛合金、耐热镍铬铁合金、蒙乃尔合金等制造的腔体可以应用在高温、高压、低密度、腐蚀性等特殊液体测量环境中。如今的磁性液位计也可以结合雷达位移测量变送器，将液位信号转换成4-20mA输出，再发送到控制器或控制系统。

空气的介电常数接近1，而液体的介电常数一般与空气的介电常数相差较大，电容式液位测量原理是基于介电常数的差别来进行测量。

油的介电常数介于1.8—5之间；纯乙二醇的介电常数为37；水溶液的介电常数介于50—80之间。将连接电容变送器的测量电极插入液体中，测量电极与容器壁之间会产生一个电容值，由于液体的介电常数和液体上方的气体介电常数不同，当容器中的液位发生变化时，测得的电容值会改变。电容变送器一般采用电容桥的方式，输出值和液位关系是连续的，因此电容式液位测量是一种连续测量方式。