物位检测仪表
化工仪表及自动化答案--9---物位检测及仪表
三、电容式物位传感器
1.测量原理★ 2.液位的测量★ 3.料位的测量
1.测量原理
【引】电容式物位传感器是利用圆筒形电容器的电容值随物位 变化而变化的原理而工作的。
1.测量原理：在电容器的极板之间充以不同的介质时，由于 介电系数的不同，电容量的大小也会不同。测出电容量的 变化即可检测物位的高低。 H→△C
⇒ 此时，仪表的输出I0不能正确反映出液位的数值H。
⇒ 需要对差压变送器进行零点迁移，使得：
H = 0时，差压变送器输出I0 = 4mA； H = Hmax时，差压变送器输出I0 = 20mA。 即使液位的零值和满量程能与变送器输出的上下限相对应。
2.零点迁移问题
（3）差压变送器零点迁移的方法：可调节变送器上的迁移 弹簧，使得当液位H=0时，尽管差压变送器的输入信号Δ p≠0，但变送器的输出为最小值（对DDZ Ⅲ型，即 I0=4mA）。 H=0时， 尽管Δp≠0，但仍使I0=4mA
习题
Ex50.思考：
若 H = 2 m， 被 测 液 体 的 密 度 ρ min = 1.0 × 10 3 kg / m 3 , ρ max = 1 .5 × 1 0 3 kg / m 3。 求 差 压 变 送 器 的 差 压 变 化 范 围 。 （ g取 9.8N/kg）
解 ： ∆p min =Hgρ min = 2 × 9.8 × 1.0 × 103 N/m 2 = 19600 Pa ∆p max =Hgρ max = 2 × 9.8 ×1.5 ×103 N/m 2 = 29400 Pa
⇒ 范 围 ：19600 P a ~ 29400 P a。
（6）声波式物位仪表：由于物位的变化引起声阻抗的变化、 声波的遮断和声波反射距离的不同，测出这些变化即可测 出物位。
物位仪表的分类
物位仪表的分类
物位仪表是一种用来测量物料的液位、固位或其他状态的设备。
根据其原理和使用方法，可以将物位仪表分为多种类型。
1. 超声波物位仪表：利用超声波的传播速度和反射原理来确定液位或物料高度。
2. 雷达物位仪表：利用雷达波的传播速度和反射原理来确定液位或物料高度，适用于高温、高压、强腐蚀等恶劣环境。
3. 差压物位仪表：通过测量物料高度上下两点的压力差来计算液位或物料高度，适用于密度变化较小和液位高度变化不大的情况。
4. 磁翻板物位仪表：通过磁翻板的翻转来指示液位或物料高度，适用于小型装置和低温低压环境。
5. 振荡物位仪表：利用物料振动的原理来测量液位或物料高度，适用于固体物料的测量。
6. 电容式物位仪表：通过物料与电容板之间的电容变化来测量液位或物料高度，适用于高粘度、强腐蚀、易结晶等物料的测量。
不同类型的物位仪表具有不同的优缺点和适用范围，在选择时需要考虑物料特性、工艺要求、环境条件等因素。
- 1 -。
物位检测仪表
内容
概述 差压式物位仪表 浮力式物位仪表 电容式物位仪表 辐射式物位仪表 超声波物位计
1 概述
几个概念
在容器中液体介质的高低叫液位， 容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫料位 测量液位的仪表叫液位计，测量料位的仪表叫料位计 测量两种密度不同液体介质的分界面的仪表叫界面计 在物位检测中，有时需要对物位进行连续检测，有时只需要 测量物位是否达到某一特定位置，用于定点物位测量的仪表 称为物位开关
理 声波式物位仪表：由于物位的变化引起声阻抗的变化、声波的遮断和声波
反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位。根据工作原 理分为声波遮断式、反射式和阻尼式。 光学式物位仪表：利用物位对光波的遮断和反射原理工作 ……
2 差压式液位计 基本工作原理 Δ P=ρ gH
零点迁移的目的：使H＝0时，变送器输出为Iomin（如4mA）
Δ P=ρ 1gH Δ P=ρ 1gH -ρ 2g（h2-h1）Δ P=ρ 1gH +ρ 1gh1
无迁移
负迁移
正迁移
迁移量：-ρ 2g（h2-h1） 迁移量：ρ 1gh1
3 浮筒式液位计
输出指示器
弹簧 磁钢
室
浮 筒
F浮 F弹
浮 筒
G
内置式 静井
外置式
基本工作原理 主要由四个基本部分组成：浮筒、弹簧、磁钢室和输出指示器
6 超声波物位计
利用声波在介质中传播速度 不变的原理，通过检测声波 发射和反射全过程的时间间 隔可以计算出物料界面到探 头的距离，从而得到物位的 高低。
注意事项：
确保反射波能回到探头；
防止物料对声波的吸收（如表 面泡沫漂浮）。
当电容器的几何尺寸和介电常数保持不变时，电容变化量就与物位高度H成正比。
物位检测仪表的分类
检测原理浮标式浮球式变浮力式沉筒式基于沉筒的浮力随液位变化而变化的原理物位检测仪表的分物位检测仪表的种类直读式差压式接触式连通器原理利用液柱或物料堆积对某定点产生压力的原理玻璃管液位计玻璃板液位计压力式液位计差压式液位计恒浮力式电阻式液位计浮力式式基于浮标或浮球随液位的变化而产生位移的原理通过将物位的变化转换成电阻、电容、电感等电量的变基于超声波在气、液、固体中的衰减程度、穿透能力和辐射声阻抗各不相同的性质利用微波反射原理超声波式物位仪表雷达式物位仪表非接触式电气式电容式液位计电感式液位计通过将物位的变化转换成电阻、电容、电感等电量的变化来实现测量利用核辐射透过物料时，强度随物质层的厚度而变化的原理核辐射式物位仪表主要特点用途可连续测量敞口或密封容器中的液位、界位需远传显示、控制的场合表的分类结构简单，价格低廉，显示直观，但玻璃易损，读数不十分准确能远传现场就地指示用于敞口或封闭容器中，工业上多用差压变送器结构简单，价格低廉测量储罐的液位仪表轻巧、滞后小、能远传，但线路复杂、成本高用于高压腐蚀性介质的物位测量准确性高、惯性小、但成本高，使用和维护不便用于对测量精度要求高求高的场合不受温度、压力、蒸汽、气雾和粉末的限制；无测量盲区，测量误差小，分辨率高。
测量大型存储罐，易凝结、悬浊液、粘稠及具有腐蚀性的液体的液位仪表轻巧、滞后小、能远传，但线路复杂、成本高用于高压腐蚀性介质的物位测量能测各种物位，但成本高，使用和维护不便用于腐蚀性介质的物位测量。
物位仪表相关定义
一、什么是物位测量？测量两相物料的分界面的位置，叫物位测量（例如测量气相液相间分界面称液体测量），完成这种测量任务的仪表叫做物位计。
二、什么是物位变送器?把物位传感器输出物位信号转换成适合单元组合仪表要求的电信号（例如4～20mA或1~5V)装置，叫物位变送器。
国家标准是这样定义“变送器"的：使输出为规定标准信号的装置称变送器。
三、什么是液位计？测量容器中液体界面（液—气，液—液）高度的测量仪表。
四、什么叫电容式物位计？利用两电极间电容量随被测介质物位高低变化而变化的原理构成的物位测量仪表，叫电容式物位计。
五、什么是传感器?传感器是一种以测量为目的，以一定精度把被测量转换为与之有确定关系的、易于处理的电量信号输出的装置。
如果传感器进一步对此输出信号进行处理，转换成标准统一信号（例如：4—20mA或1-5V;0—10mA或0—5V等）时，此时的传感器一般称为变送器。
国家标准是这样定义“传感器"的：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置.通常由敏感元件和转换元件组成。
六、什么是电容式传感器？电容式传感器是将被测物理量变化转换为电容量变化的一种传感器.七、什么叫测量？通过一定的实验方法，求出某个量大小的过程.八、什么叫电导率？电阻率的倒数叫电导率，它的单位是:米/欧姆.平方毫米九、环境温度的变化，对“哲士”仪表有什么影响?电子元件，即使品质很好的元件,在环境温度变化时，它的参数都会有变化，绝对不变是没有的,这就是我们常说的“温度漂移",所以由电子元件组成的仪表的工作状态也一定会受环境温度影响，关键在于人们有多大智慧，掌握多少手段去减少和补偿这种变化,使其限制在可以接受的水平，所以环境温度变化对哲士仪表是有影响,但无碍：连续测量的品种不会因温度变化而丧失精度，物位开关类不会因温度变化而误动作。
但高寒地区使用,换季时最好重新标定一次。
十、为什么哲士仪表在标定、投运前要上电预热30—40分钟?这是一个十分重要的程序！由于仪表刚上电时,电路参数并未稳定，尤其温度参数，上电预热一段时间后，电路元件的温度会从刚上电时的环境温度变成了处于动态平衡状态下的工作温度，就稳定了，就可标定或投运了.十一、探极外套装的聚丙烯、氟塑料管用于食品医药行业是否可以?可以！其实聚丙烯管就是食用自来水管.十二、选用“哲士"物位仪表时要考虑哪些因素?（1）是物位连续测量还是物位高度报警；（2）是检测液态物料还是固态物料；（3）介质温度、压力；（4）物料是否有腐蚀性;(5）用什么电源?是AC220V还是DC24V(6)是否有防爆要求?级别如何?（7）现场是否有剧烈机械振动?.。
辽宁石油化工大学化工自动化及仪表第8章 物位检测及仪表
（8-9）
图8-8浮子重锤液位计
1-浮子；2-滑轮；3-平衡重锤
由于液体的黏性及传动系统存在摩擦等阻力，液位变化只有 达到一定值时浮子才能动作。按式(8-9)，若ΔF等于系统的 摩擦力，则式(8-9)给出了液位计的不灵敏区，此时的ΔF为 浮子开始移动时的浮力。选择合适的浮子直径及减少摩擦阻 力，可以改善液位计的灵敏度。
图8-9 电容器的组成
1—内电极；2—外电极
液位的检测
当圆筒形电极的一部分被物料浸没时，极板间存在的两种介质 的介电常数将引起电容量的变化。设原有中间介质的介电常数 为ε1，被测物料的介电常数为ε2，电极被浸没深度为H，如图810（b）所示，则电容变化为：
2 2 H 21 ( L H ) C ln(D / d ) ln(D / d ) （8-11）
（5） 电气式物位检测仪表 将电气式物位敏感元 件置于被测介质中，当物位变化时其电气参数如 电阻、电容等也将改变，通过检测这些电量的变 化可知物位。 （6） 其他物位检测方法如声学式、射线式、光纤 式仪表等。
8.2 常用物位检测仪表
静压式物位检测仪表 浮力式物位检测仪表
其他物位检测仪表
L2 Ki M 0
K A1 L1 A AM
L2
式中
Ki
则电容量的变化ΔC为：
C C C0 2 ( 2 1 ) H KH ln(D / d )
(8-12)
测量电容变化量即可得知物位。
(a) (b) 图8-10 电容式物位计的测量原理图
料位的检测
用电容法可以测量固体块状颗粒体及粉料的料位。由于固体间 磨损较大，容易“滞留”，可用电极棒及容器壁组成电容器的 两极来测量非导电固体料位。 图8-12所示为用金属电极棒插入容器来测量料位的示意图。 电容量变化与料位升降的关系为 CX 2 0 H
物位检测仪表自动化仪表知识介绍
随着市场的不断发展，越来越多的企业将进入物位检测仪表和自动 化仪表领域，市场竞争将越来越激烈。
品牌影响力成为竞争关键
品牌影响力、技术创新能力和产品质量将成为企业在市场竞争中的 关键因素。
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浮力式物位计
电容式物位计
利用浮力原理，通过测量浮子高度或重量 变化来检测物料位置。
利用电容器原理，通过测量物料对电容器 极板间电场的影响来计算物料位置。
物位检测仪表的应用场景
石油化工
食品制药
环保水处理
用于检测油罐、反应器、 储罐等设备中的液位高
度。用于检测原料、半成品、源自成品等物料的位置或高度。用于检测污水、废水、 饮用水等的水位高度。
物位检测仪表自动化仪表知识介绍
目 录
• 物位检测仪表基础知识 • 自动化仪表基础知识 • 物位检测仪表与自动化仪表的联系与区别 • 物位检测仪表与自动化仪表的发展趋势
01 物位检测仪表基础知识
物位检测仪表的定义与分类
定义
物位检测仪表是一种用于检测固 体、液体或气体物料位置或高度 的自动化仪表。
区别
功能侧重
物位检测仪表主要负责对物位的实时检测，如液位、料位 等，而自动化仪表更侧重于对温度、压力、流量等工艺参 数的自动调节和控制。
系统结构
物位检测仪表通常为独立的系统，只负责某一具体的检测 任务，而自动化仪表则通常集成于更复杂的自动化系统中 ，与其他设备协同工作。
数据处理方式
物位检测仪表通常只对数据进行简单的阈值判断或趋势分 析，而自动化仪表则需要进行更复杂的计算和控制策略。
03 物位检测仪表与自动化仪 表的联系与区别
联系
仪表基础知识——液位检测及仪表
3.液位检测及仪表在容器或工业设备中液体介质的高度叫液位；固体粉末或颗粒状物质的堆积高度叫料位；液体－液体或液体－固体的分界面叫界面。
液位、料位和界面的测量统称为物位测量。
液位，料位和界面的测量仪表分别称为液位计，料位计和界面计，统称为物位计。
3.1物位检测仪表的分类物位测量的目的在于正确地知道容器或工业设备中所储藏物质的容量或质量。
为了满足生产过程中各种条件和要求，测量物位的仪表种类很多。
而且随着科技的进步，还会不断产生新的检测方法和检测仪表。
按工作原理的不同，物位仪表主要有以下几种类型：（1）直读式物位仪表。
利用连通管原理制成。
这类仪表中主要有玻璃管液位计、玻璃板液位计等。
（2）浮力式物位仪表。
应用浮力原理制成。
液位测量仪表是对漂浮在液体上的浮子高度的测量或对浸没在液体中的浮子所受浮力的测量。
前者称为恒浮力法，后者称为变浮力法。
（3）差压式物位仪表。
它是利用物位的变化对某定点所产生的压力也发生变化的原理进行物位测量。
可以分为静压力式物位仪表和差压式物位仪表两种。
（4）电磁式物位仪表。
将物位的变化转换成电量的变化，通过测量这些电量的变化来测知物位。
（5）核辐射式物位仪表。
核辐射线透过物料时，其强度会随着介质层厚度而变化，利用这一特性实现物位的测量。
（6）声波式物位仪表。
物位的变化会引起声阻抗的变化，因此声波的遮断和声波反射距离也会不同，测出这些变化就可以测知物位。
（7）光学式物位仪表。
利用物位对光波的遮断和反射原理工作的物位仪表。
3.2 浮力式液位计浮力式液位计是利用浮力原理测量液位的，根据浮子所受浮力的不同又分为恒浮力式液位计和变浮力式液位计两种。
1.恒浮力式液位计恒浮力式液位计是利用被测介质对浮子的浮力不随液位的变化而变化的原理工作的。
根据恒浮力的原理，结合生产的不同需要，有浮球液位计，磁浮子液位计及浮子钢带液位计等。
浮球液位计有内浮式和外浮式之分。
内浮式是将浮球直接安装于容器内部，而外浮式是在容器外安装一个与容器连通的浮球室进行测量。
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4．物位测量4.1概述物位是指存放在容器或工业设备中物质的高度或位置。
如液体介质液面的高低称为液位；液体-液体或液体-固体的分界面称为界位；固体粉末或颗粒状物质的堆积高度称为料位。
液位、界位及料位的测量统称为物位测量。
物位测量的目的在于正确地测知容器或设备中储藏物质的容量或质量。
它不仅是现代化工业生产过程中生产规模大、反应速度快，常会遇到高温、高压、易燃易爆、强腐蚀性或粘性较大等多种情况，对于物位的自动检测和控制更是至关重要。
测量液位、界位或料位的仪表称为物位计。
根据测量对象的不同，可分为液位计、界位计及料位计。
为了满足生产过程中各种不同条件或要求的物位测量，物位计的种类有很多，测量方法也各不相同，本篇将对常用的测量方法及典型的物位计进行介绍。
4.2 浮力式液位计4.2.1 测量原理浮力式液位计是应用浮力原理测量液位的。
它利用漂浮于液面上的浮子升降位移反映液位的变化；或利用浮子浮力随液位浸没高度而变化。
前者称为恒浮力法，后者称为变浮力法。
一、恒浮力法液位测量测量原理如图2-4-1所示，将浮子由绳索经滑轮与容器外的平衡重物相连，利用浮子所受重力和浮力之差与平衡重物的重力相平衡，使浮子漂浮在液面上。
则平衡关系为W-F=G （2-4-1）式中 W ——浮子所受重力；F ——浮子所受浮力；G ——平衡重物的重力。
一般使浮子浸没一半时，满足上述平衡关系。
当液位上升时，浮子被浸没的体积增加，因此浮子所受的浮力F 增加，则W-F<G ，使原有的平衡关系破坏，则平衡重物会使浮子向上移动。
直到重新满足上式为止，浮子奖停留在新的液位高度上；反之亦然。
因而实现了浮对液位的跟踪。
若忽略绳索的重力影响，由式（2-4-1）可见，W 和G 可认为是常数，因此浮子停留在任何高度的液面上时，F 的值也应为常数，故称此方法为恒浮力法。
这种方法实质上是通过浮子把液位的变化转换为机械位移的变化。
在这种转换方式中，由于浮子上承受的办除平衡重物的重力之外，还有绳索两面端垂直长度l1和l3不等时绳索本身的重力以及滑轮的磨擦力等，这些外力将会使上述的平衡条件受到影响，因而引起读数的误差。
绳重对浮子施加的载荷随液位而变，相当于在恒定的W 上附加了变动的成份，但由此引起的误差是有规律的，能够在刻度分度时予以修正。
磨擦力引起的误差最大，且与运行方向有关，无法修正，惟有加大浮子的定位能力来减小其影响。
浮子的定位能力是指浸没浮子高度的变化量△H 所引起的浮力变化量△F ，而△F=H gA ∆ρ，则得表达式为：gA H gA H F ρρ=∆∆=∆∆H (2-4-2)式中A 为浮子的截面积。
可见增加浮子的截面积能显著地增大定位能力，这是减小磨擦阻力误差的最有效的途径，尤其在被测介质密度较小时，此点更为重要。
另外还可以采用其他的转换方法，减小上述因素引起的误差。
4.2.1.2 变浮力法液位测量测量原理如图2-4-2所示，将一个截面相同、重力为W 的圆形金属浮筒悬挂在弹簧上，浮筒的重力被弹簧的弹力所平衡。
当浮筒的一部分被液体浸没时，由于受到液体的浮力作用而使浮筒向上移动，当与弹性力达到平衡时，浮筒停止移动，此时满足如下关系g AH W cx ρ-= (2-4-3)式中 c ——弹簧刚度 x ——弹簧压缩位移A ——浮筒的截面积；H ——浮筒被液体浸没的高度；ρ——被测液体密度； g ——重力加速度。
当液位变化时，由于浮筒所受的浮力发生变化，浮筒的位置也要发生变化。
例如液位升高∆H ，则浮筒要向上移动∆x ，此时平衡关系为g x H H A W x x c ρ)()(∆-∆+-=∆-（2-4-4）将上述两式相减使得到)(x H g A x c ∆-∆=∆ρ H K H gA c g A x ∆=∆+=∆ρρ （2-4-5） 由式（2-4-5）可知，浮筒产生的位移x 与液位变化H 成比例。
如果在浮筒的连杆上安装一个铁心（参见图2-4-2），通过差动变压器使可输出相应的电信号，显示届液位的数值。
综上所述，变浮力法测量液位是通过检测元件把液位的变化转换为力的变化，然后再将力的变化转换为机械位移（直线或角位移），并通过转换将机械位移转换为标准信号，以便进行远传和显示。
4.2.2 恒浮力式4.2.2.1 浮球式液位计如图2-4-3所示，浮球1是由金属（一般为不锈钢）制成的空心球。
它通过连杆2与转动轴3相连，转动轴3的另一端与容器外侧的杠杆5相连，并在杠杆5上加上平衡重物4，组成以转动轴3为支点的杠杆力矩平衡系统。
一般要求浮球的一半浸没于液位之中时，系统满足力矩平衡。
可调整平衡重物的位置或质量实现上述要求。
当液位升高时，浮球被浸没的体积增加，所受的浮力增加，破坏了原有的力矩平衡状态，重新恢复杠杆5作顺时针方向转动，浮球位置抬高，直到浮球的一半浸没在液体中时，重新恢复杠杆的力矩平衡为止，浮球停留在新的平衡位置上。
平衡关系式为()21Gl l F W =- （2-4-6）式中 W ——浮球的重力；F ——浮球所受的浮力；G ——平衡重物的重力；1l ——转动轴到浮球的垂直距离；2l ——转动轴到重物中心的垂直距离。
如果在转动轴的外侧安装一个指针，便可以由输出的角位移知道液位的高低。
也可采用其他转换方法将此位移转换为标准信号进行远转。
浮球式液位计常用于温度、粘度较高而压力不太高的密闭容器的液位测量。
它可以直接将浮球安装在容器内部（内浮式）如图2-4-3（a ）所示；对于直径较小的容器，也可以在容器外侧另做一个浮球室（外浮式）与容器相通，如图2-4-3（b ）所示。
外浮式便于维修，但不适于粘稠或易结晶、易凝固的液体。
内浮式的特点则与此相反。
浮球液位计采用轴、轴套、密封填料等结构，既要保持密封又要将浮球的位移灵敏地传送出来，因而它的耐压受到结构的限制而不会很高。
它的测量范围受到其运行角的限制（最大这ο35）而不能太大，故仅适合于窄范围液位的测量。
安装维修时，必须十分注意浮球、连杆与转动轴等部件之间的连接是否切实牢固，以免日久浮球脱落，造成严重事故。
使用时，遇有液体中含沉淀物或凝结的物质附着在浮球表面时，要重新调整平衡重物的位置，调整好零位。
但一经调好后，就不能再随意移动平衡重物，否则会引起较大测量误差。
4.2.2.2 磁翻转式液位计磁翻转式液位计可替代玻璃或玻璃管液位计，用来测量有压容器或敞口容器内的液位，不仅可以就地指示，亦可以附加液位越限报警及信号远传功能，实现远距离的液位报警和监控。
它的结构有原理如图2-4-4所示，图2-4-4（a ）为磁翻打杂液位计，图2-4-4（b ）为磁翻球液位计。
在与容器连通的非导磁（一般为不锈钢）管内，带有磁铁的浮子随管内液位的升降，利用磁性的吸引，使得带有磁铁的红白两面分明的翻板或翻球产生翻转。
有液体的位置红色朝外，无液位的位置白色朝外，根据红色指示的高度可以读得液位的具体数值，观察色彩分明效果较好，如图2-4-4(c)。
每个翻板或翻球的翻转直径为10mm .若希望兼有上、下限报警功能，可在不锈钢管外附加报警开头，如图2-4-5所示。
它的安装位置由上、下限报警值所决定。
它由浮子内的磁钢驱动，并具有记忆功能，当浮子越限后要保持报警状态直到液位恢复正常为止。
远传功能由传感和转换两部分组成。
传感部分是一组与介质隔离的电阻和干簧管组成，利用浮子的磁性耦合，随液位的变化使干簧管通断，改变传感部分的电阻，经转换部分变为4—20mA的标准电流信号进行远传。
4.2.2.3 浮子钢带式液位计浮子钢带式液位计的原理如图2-4-6所示。
整个系统是采用了力平衡原理，但对于浮子本身而言仍为恒浮力原理。
浮子吊在钢带的一端，钢带对浮子施以拉力（约为3.5N左右），钢带可以自由伸缩，当浮子在测量范围内变化时，钢带对浮子的位力基本不变。
为了防止浮子受被测液体流动影响，可增加一个导向机构。
导高机构由悬挂的两根钢丝所组成，靠下端的重锤进行定位，浮子沿导向钢丝随液位变化上下移动。
如果罐内液体表面流速不大，可以省略导向系统。
浮子1经过钢带2和滑轮3将浮力的变化传到钉轮4上，钉轮周边的钉状齿与钢带上的孔啮合，奖钢带的直线运动变为转动，由指针5和计数器6指示出液位。
在钉轮轴上再安装转角传感器或变送器，就可以实现液位信号和远传。
为了保证钢带张紧，绕过钉轮后的钢带由收带轮7收紧，其收紧力由恒力弹簧提供。
恒力弹簧外形与钟表发条相似，但特性不同。
钟表发条在自由状态下是松驰的，卷紧之后其回送力矩与变形成正比，符合虎克定律。
恒力弹簧在自由状态是卷紧在恒力弹簧轮9上的，受力反绕在轴8上以后其恢复力8f 始终保持常数，从头至尾相同，因而称为恒力弹簧。
由图2-4-6中可见，由于恒力弹簧具有一定厚度，虽然8f 恒定，但它对轴8形成的力矩并非常数，液位低时力矩大。
同样，由于钢带厚度使液位低时收带轮7的直径小，于是在8f 恒定的情况下，钢带上的拉力7f 就和液位有关了。
液位低时7f 大，恰好与液位低时图2-4-6中l 段钢带的重力抵消，使浮子所受的提升力几乎不变，从而减少了误差。
当浮子浸没在液体中某一个高度时，液体对浮子产生的浮力为F ，若浮子本身的重力为W ，恒力弹簧对浮子的位力为T ，整个系统平衡时应满足T=W-F (2-4-7)如果液位升高，则在瞬间会使浮力F 增加，恒力弹簧会通过钢带将浮子向上拉升，钢带上的小孔和钉轮上的钉状齿啮合，从而钢带的线位移变为钉轮的角位移。
当位力T 恒定，钉轮的周长、钉状齿间距及钢带的孔间距均制造的很精确时，可以得到较高的测量精度。
但这种传动方式，密封比较困难，不适用于有压容器，因此通常多用于常压储罐的液位测量。
它的测量范围一般为0—20m ，测量精度可以达到±0.03%。
若采用远传信号方式，不仅可以提供远传标准信号，还可以在现场提供液位的液晶数字显示。
4.2.3 变浮力式液位计浮筒式液位计就是应用变浮力原理测量液位的一种典型仪表。
常用结构又分为扭力管式和轴封膜片式两种，下面分别介绍这两种结构的液位计。
一、扭力管式浮筒液位计扭力管式浮筒液位计的测量部分如图2-4-7所示，作为液位检测元件的浮筒1垂直地悬挂在杠杆2的左端，杠杆2右端与扭力管3以及扭力管内的芯轴4垂直紧固连接，并由固定在外壳上的支点所支撑。
扭力管的另一端固定在外壳5上，芯轴的另一端为自由端，用以输出角位移。
当液位低于浮筒下端时，浮筒的全部质量作用在杠杆上，此时作用力为F 0=W （2-4-8）式中 W ——浮筒的重力。
此时经杠杆作用在扭力管上的扭力矩最大，使扭力管产生最大的扭角max θ∆（约为07）。
当液位浸没整个浮筒时，作用在扭力管上的扭力矩最小，使扭力管产生的扭角为min θ∆（约为20）。
当液位为高度H 时，浮筒的浸没深度为x H -，作用在杠杆上的力为g x H A W F X ρ)(--= （2-4-9）式中 A ——浮筒的截面积；x ——浮筒上移的距离；ρ——被测液体的密度。