液位的测量讲解
第八章液位测量ppt课件
②光纤光路部分 由光源，等强度分束器，光纤和光电检测器组
成。 两组光纤分别安装在齿盘上下两边，每当齿盘
转过一个齿，上下光纤光路就被切断一次，各 自产生一个相应的光脉冲信号。由于对两组光 纤的相对位置作了特别的安排，从而使得两组 光纤光路产生的光脉冲信号在时间上有一很小 的相位差。 通常，导先的脉冲信号用作可逆计数器的加、 减指令信号，而另一光纤光路的脉冲信号用作 计数信号。
2024年8月3日10时53分
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8.1 差压式液位测量法
1.液位测量
3）测量方法的选择: 选择合适的测量方 法不仅要求能够获得最大信号量，同时还 应该考虑信号传送过程对被测液体安全性 等方面的影响(如电源、光辐射可能加热 低温液体或引爆易燃液体等)，考虑被测 液体对敏感元件的污染、腐蚀以及所需仪 表的成本、用户的使用条件等具体情况。
1 s g L 2 S g H
采用保温措施，ρ1=ρ2=ρw,那么有
p w s gL H
即得:
H
L
w
1
s
g
p
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8.1 差压式液位测量法
3.用差压式液位计测量锅炉汽包水位
2）误差分析 汽包压力p的影响: 汽包压力p上升,(pw-ps)下降,下降.
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8.3 电阻式液位测量法
1.电接点液位计
结构：测量筒，电接点，指示灯，电源。 工作原理：利用物质液态和气态的电阻率
相差悬殊的特性指示液位，原理图如下： 8-3-1 特点：不受被测液体的压力、温度、密
度的影响，非连续测量。 应用：锅炉、太阳能热水器等。
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《液位测量》PPT课件
r
C
C1
C2
21(L
R
H)
2 2 H
R
ln
ln
r
r
整理得C C0 C；其中
C 2 (2 1) H 灵敏度
ln R r
可用于非导电液体的液位检测，也可用于固体颗
粒的料位检测。
➢若被测介质为导电性液
体，对于这种介质的液
ε1
位检测，电极要用绝缘
物，介电常数为ε3(如 聚乙烯)覆盖作为中间
介质，液体和外圆筒一
3、误差原因
p (L H0 H )(w s )g
由上式易看出：(1) 输出的信号差压与高度差 成负线性关系(压力不变时)。(2) 汽包压力变 化时，输出仍受压力的影响(水位不变时)。(3) 不同水位时压力影响所产生的误差是不同的， 在不变的情况下，汽包压力的变化所产生的输 出误差为
p (L H0 H )(w s )g
组成。水位传感器就是一个带有若干个电接点 的连通容器，利用其中汽、水导电性能的差别： 被水淹没的电接点所在电路处于低电阻(相当于 开关闭合)，因此被水接通的电接点位置可表示 水位．显示电接点已被导通(即水位位置)的方 法很多，最简单的如灯泡亮，也有用带放大器 的发光二极管等．
• 电接点15,17,19个，正常水位附 近要安装密一些。
至至 过过 热热 器器
p
s
汽 水混合物
汽 水
混 合 物
下下 降降 管管 去去 水水 联联 箱箱
物 混合 汽水
(a)汽包内汽水分布示意图
H高度 mm
1800
1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
20 40 60 80 100
液位的测量讲解
2019/6/10
液位计的选择原则
在进行测量工作时首先要解决的问题是：根据具体的测 量目标、测量对象以及测量环境合理地选用液位计。选用液 位计应主要考虑以下几个方面的问题：
1.应该考虑到测量介质的混浊度、粘滞度、腐蚀性； 2.测试方式，接触还是非接触； 3.外部环境的要求，如温湿度、振动频率、耐辐射； 4.安装方式，如轴向影响、便于安装替换、清洗、检修； 5.使用寿命； 6.输出信号，传输速率、距离、方式； 7.价格因素，有较高的性价比。
离连续测量和指示。
电容式液位变送器由电容式传感器与电子模块电路组成，它以两线制4
～20mA恒定电流输出为基型，经过转换，可以用三线或四线方式输出，
输出信号形成为1～5V、0～5V、0～10mA等标准信号。电容传感器由绝
缘电极和装有测量介质的圆柱形金属容器组成。当料位上升时，因非导电
物料的介电常数明显小于空气的介电常数，所以电容量随着物料高度的变
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液位计的种类很多，每一种传感器都有自己 的特点和各自的测温范围及适用场所。
我们在组建液位测量系统时，可以根据测量 范围、被测对象、测量精度及结构、功能、价格 等方面，选择相应的液位计进行检测。
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液位的各种测量方法及特点
1.直读式就是应用最普通的玻璃液位计，它的特 点是结构简单、价廉、直观，适于现场使用，易破损 ，内表面沾污，造成读数困难，不便于远传和调节。
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四、电容式液位传感器类型、结构
1、传感器类型
（1）缆式 适用于各种导电水溶液的液位测量。如开口 容器、小口容器、深井、狭缝等场合。
液位检测原理
液位检测原理
液位检测原理是通过测量液体的高度来判断液位的位置。
常见的液位检测原理包括浮子式液位检测、电容式液位检测、阻抗式液位检测、压力式液位检测等。
其中，浮子式液位检测利用浮子的浮力原理，通过测量浮子的位置来确定液位的高度。
当液位上升或下降时，浮子也会随之相应地上升或下降，从而改变浮子与液位检测装置之间的传感器电路，完成液位监测。
电容式液位检测是利用电容变化来测量液位高度。
通过在液体中安装两个电极，液体的介电常数随着液位的变化而改变，从而导致电容变化。
测量电容的变化，就可以确定液位的高度。
阻抗式液位检测是利用电流通过液体时的阻抗变化来检测液位。
将电流通过液位上升或下降的位置，液体的阻抗值也会相应地改变。
通过测量电流与液体之间的阻抗，就可以判断液位的高度。
压力式液位检测利用液体的压力变化来测量液位高度。
通过在液体中安装一个压力传感器，液体的压力随着液位的变化而改变。
测量液体压力的变化，就可以确定液位的高度。
以上就是液位检测的一些常见原理，不同的液位检测原理适用于不同的场景和需求，可以根据实际情况选择合适的液位检测原理。
液位检测方法
液位检测方法
11.1.1 力学法检测液位
11.1.2 电学与电磁法检测液位
11.1.3 声学与光学法检测液位
11.1.4 其它液位检测技术
11.1.1力学法检测液位
1. 压力法检测液位 压力法依据液体重量所产生的压力进行测量。 由于液体对容器底面产生的静压力与液位高度 成正比，因此通过测容器中液体的压力即可测 算出液位高度。 对常压开口容器，液位高度H与液体静压力P之 间有如下关系： 式中，
（3）电容式液位计
①检测原理 在液位的连续测量中，多使用同心圆柱式电容器，如图 11-6所示。同心圆柱式电容器的电容量
2L C ln D d
液位变化引起等效介电常数 变化，从而使电容器的电容 量变化，这就是电容式液位 计的检测原理。
（3）电容式液位计
②安装形式 电容式液位计的安装形式因被测介质性质不同而稍有差 别，图11-7为用来测量导电介质的单电极电容液位计
4
hபைடு நூலகம்
当液位变化 H 时，浮子浸入深度 h 应保持不变才 能使测量准确，但由于摩擦等因素，浮子不会马上跟随动 作，它的浸入深度的变化量为 H ，所受浮力变化量:
F g
D 2
4
H
克服了摩擦力 fr后浮子才会开始动作，这就是 仪表不灵敏区的产生原因。
(1)钢带浮子式液位计
可知
H H 4 fr F gD 2
由此可见
液位高度变化与弹簧变形量成正比。弹簧变形量可用多 种方法测量，既可就地指示，也可用变换器(如差动变压 器)变换成电信号进行远传控制。
2.浮力法检测液位
钢带浮子式液 位计实物图 浮筒式液位计实物图
11.1.2 电学与电磁法检测液位
液位测量的原理
液位测量的原理
液位测量是指测量容器或管道中液体的高度或深度。
液位测量的原理根据不同的情况和要求可以有多种方法，下面将介绍几种常见的液位测量原理。
1. 浮子法：浮子法利用浮力原理进行液位测量。
在测量容器中放置一个浮子，浮子质量较轻，可以浮在液体表面上。
通过固定在浮子上的测量装置，可以测量出浮子的位置，从而确定液体的高度。
2. 压力法：压力法通过测量液体对传感器的压力来确定液位。
常用的压力法有压力变送器和毛细管法两种。
压力变送器将液体的压力转换为电信号，通过测量这个电信号可以确定液位的高度。
毛细管法是利用毛细管内液体的静压力来测量液位，根据液体静压力和毛细管的长度，可以计算出液位高度。
3. 振荡法：振荡法利用液位的变化来改变振荡器的频率或振幅，通过测量振荡信号的变化来确定液位的高度。
常见的振荡法有声波法和电容法两种。
声波法是利用超声波的传播速度受液体密度和温度的影响，通过测量超声波的传播时间来确定液位的高度。
电容法是将液体和电容器构成一个电容系统，通过测量电容的变化来确定液位的高度。
4. 导纳法：导纳法是利用液体对电流的导电能力来测量液位。
常见的导纳法有电导法和电阻法两种。
电导法是通过测量液体的电导率来确定液位的高度，电阻法是通过测量液体对电阻的影响来确定液位的高度。
这些液位测量原理各有优劣，选择适合的方法要根据实际情况来决定。
液位的测量按原理分为
液位的测量按原理分为液位的测量可以按照不同的原理进行分类。
以下将介绍液位测量的几种常见的原理及其工作原理、优缺点以及应用领域。
1. 水银压力法水银压力法是一种传统的液位测量方法，基于水银的密度较大，当液位升高时，水银柱的高度也会相应增加。
液位计的构造包括一根与液体相接触的管子，另一端与气体相接触的管子，并通过两端之间的压力差来测量液位的高度。
该方法通常适用于高精度的液位测量，优点是测量精度高，能够测量多种液体，缺点是不适用于腐蚀性液体，且水银的环境污染问题不能忽视。
2. 浮子法浮子法利用浮力原理测量液位高度，浮子随着液面的升降而上下浮动。
液位计中通常有一个浮子，浮子通过浮子杆与指示器相连接，液位的升高会使得浮子上升，反之则下降。
液位测量通过观察浮子的位置确定液位高度。
该方法适用于低粘度和不易结垢的液体，而对于高粘度液体或易结垢的液体则不适用。
优点是结构简单，使用方便，缺点是受到浮子质量、浮力等因素的影响，测量精度相对较低。
3. 压阻法压阻法基于液体的压力与液位高度成正比的原理，通过测量液位下方的液体对压力传感器的压力来确定液位高度。
该方法适用于液体的密度和温度变化较小的情况，优点是测量范围广，且不受液体性质的限制，缺点是需要进行温度和密度的补偿，且测量精度有一定的误差。
4. 雷达测量法雷达测量法利用了电磁波在空气与介质界面上的反射特性，通过测量从介质表面反射回来的电磁波的时间来确定液位高度。
该方法适用于各种不同介质的液位测量，具有非接触、不受液体性质限制、测量精准等优点，但同时也存在影响的因素较多、价格较高等缺点。
5. 超声波测量法超声波测量法是利用超声波在液体中的传播速度与液体的密度和温度有关的原理，通过测量超声波从液体表面反射回来的时间来确定液位高度。
该方法适用于各种不同液体的液位测量，并且具有非接触、高精度的特点，但也存在受液体泡沫和杂质影响大的缺点。
6. 导电法导电法是在液体中引入电极，通过测量电极间的电阻或电容来确定液位高度。
液位的测量原理
液位的测量原理
液位的测量原理通常可以分为以下几种常用的方法：
1. 浮子法：利用浮子在液面上漂浮或下沉的原理来测量液位。
浮子通常与液位计相连，当液位升高时，浮子随之上升；当液位降低时，浮子相应下沉。
通过观察浮子所处的位置，可以确定液位的高低。
2. 压力法：利用液体的静压力与液面高度之间的关系来测量液位。
通过将一个管道的一端浸没于液体中，并将另一端接入压力传感器，液体的压力可以通过传感器转化为电信号，从而测量液位的高度。
3. 振动法：利用液面导致振动频率改变的原理来测量液位。
传感器通常会产生特定频率的振动，当振动波传播到液体时，液体的密度改变会导致振动频率的改变。
通过测量传感器接收到的反射信号的频率，可以确定液位的高低。
4. 电容法：利用液体与电极之间的电容变化来测量液位。
电极可安装在液体表面或容器壁上，当液位改变时，液体与电极之间的电容会发生变化。
通过测量电极之间的电容值，可以确定液位的高低。
以上是几种常见的液位测量原理，不同的应用场景会选择不同的测量方法来实现液位的准确测量。
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恒浮力式液位计是依靠浮标或浮子浮在液体中随 液面变化而升降，它的特点是结构简单、价格较低， 适于各种贮罐的测量；
(2)变浮力式液位计 变浮力式亦称沉筒式液位计，当液面不同时，沉
筒浸泡于液体内的体积不同，因而所受浮力不同而产 生位移，通过机械传动转换为角位移来测量液位。此 类仪表能实现远传和自动调节。
物位检测方法有直读法、浮力法、静压法、电容法、核辐 射法、超声波法以及激光法、微波法等。
液位的测量
电容式液位传感器
一、电容式液位传感器工作原理
2019/6/10
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电容式液位计是利用被测介
质面的变化引起电容变化的一种 变介质型电容传感器。检测非导 电介质的电容液位计，当被测液 面高度变化时，两同轴电极间的 介电常数将随之发生变化，从而 引起电容量的变化。
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5.超声波物位计是利用超声波在气体、液体或固 体中的衰减、穿透能力和声阻抗不同的性质来测量 两种介质的界面。此类仪表精度高、反应快，但成 本高、维护维修困难，都用于要求测量精度较高的 场合。
6. 放射形物位计是利用液位的高低对放射形同位 素的射线吸收程度不同来测量物位高低的，它的测 量范围宽，可用于低温、高温、高压容器中的高粘 度、高腐蚀、易燃易爆介质物位的测量。
（6 ）裸杆式 适用于非导电介质，如粉、料、粒。
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2、外型结构
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五、电容式液位传感器安装方法
安装方式除双杆式之外，均可选择螺纹、法兰 或支架三种安装方式。
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[知识链接 ]
液位计的分类
按照测量方法可分为接触式和非接触式；按工作原理可 分为直读法、浮力法、静压法、电容法、核辐射法、超声波 法以及激光法、微波法等。
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4.电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液
面的高低的。它是一根金属棒插入盛液容器内，金 属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。 两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液 体的介电常数 ε1和液面上的介电常数 ε2不同，可通 过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。电 容液位计的灵敏度主要取决于两种介电常数的差值。 而且，只有 ε1和ε2的恒定才能保证液位测量准确， 如果被测介质具有导电性，将金属棒电极都有绝缘 层覆盖。电容液位计体积小，容易实现远传和调节， 适用于具有腐蚀性和高压的介质的液位测量。
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3.差压式液位计有气相和液相两个取压口。气 相取压点处压力为设备内气相压力；液相取压点处 压力除受气相压力作用外，还受液柱静压力的作用， 液相和气相压力之差，就是液柱所产生的静压力。 因此，通过计算就测得了液位。这类仪表包括气动、 电动差压变送器及法兰式液位变送器，安装方便， 容易实现远传和自动调节，工业上应用较多。
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液位计的种类很多，每一种传感器都有自己 的特点和各自的测温范围及适用场所。
我们在组建液位测量系统时，可以根据测量 范围、被测对象、测量精度及结构、功能、价格 等方面，选择相应的液位计进行检测。
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液位的各种测量方法及特点
1.直读式就是应用最普通的玻璃液位计，它的特 点是结构简单、价廉、直观，适于现场使用，易破损 ，内表面沾污，造成读数困难，不便于远传和调节。
2、 应用范围 ? 限位点设置的控制和报警； ? 连续测量液位及储量； ? 用于各种同性质的液体及固体散粒； ? 用于易燃易爆区。
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四、电容式液位传感器类型、结构
1、传感器类型
（1）缆式 适用于各种导电水溶液的液位测量。如开口 容器、小口容器、深井、狭缝等场合。
（2 ）杆式 适用于粘度不大、不易结垢的酸、碱、盐的 水溶液等导电介质的液位测量。如开口或有压容器。探杆外覆 聚四氟乙烯材料，耐强腐和耐高温。
2.液位的测量
储积的液体与上面的空气或其他气体的分界面统称为液位 ，用来测量液位的仪表称为液位计。液位测量是利用液位传感 器将非电量的液位参数转换为便于测量的电量信号，通过电信 号的计算和处理，可以确定液位的高低。
液位检测在现代工业生产过程中具有重要地位。一方面通 过液位检测可确定容器里的原料、半成品或成品的数量；另一 方面是通过检测，连续监视或调节容器内流入和流出液体的平 衡。
1.电容式物位变送器
?
电容式物位变送器适用于工业企业在生产过程中进行测量和控制生产
过程，主要用作类导电与非导电介质的液体液位或粉粒状固体料位的远距离连续测量和指示。 Nhomakorabea?
?
电容式液位变送器由电容式传感器与电子模块电路组成，它以两线制4
～20mA恒定电流输出为基型，经过转换，可以用三线或四线方式输出，
输出信号形成为1～5V、0～5V、0～10mA等标准信号。电容传感器由绝
但此类仪表成本高，使用维护不方便，射线对 人体危害性大 。
（3 ）筒式 适用于粘度不大的非导电介质的液位测量。 如开口或有压容器。探杆内外电极采用不锈钢管。
（4 ）绝缘筒式 适用于测量各种对不锈钢无腐蚀作用 的导电、非导电、半导电介质的液位。内电极为不锈钢外覆聚 四氟乙烯材料制成，外电极为不锈钢制成。
（5 ）双杆式 适用于强腐蚀性介质，要求介质的电导率 ≥ 10-3s/m 。
二、 电容式液位传感器测量电路
电容式液位传感器由于受 本身结构尺寸及测量对象的介电 系数等限制，电容量通常不大， 液位变化引起的电容变化值更小 。因此要准确而无干扰地测量这 些电容及其变化值，必须正确设 计测量线路。
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三、电容式液位传感器的特点
1、 性能参数 ? 温度范围：－ 20℃～＋1000℃； ? 压力范围： 50MPa以下； ? 测量范围： 0～2.0m ； ? 精度：0.1％～2％。
缘电极和装有测量介质的圆柱形金属容器组成。当料位上升时，因非导电
物料的介电常数明显小于空气的介电常数，所以电容量随着物料高度的变
化而变化。变送器的模块电路由基准源、脉宽调制、转换、恒流放大、反
馈和限流等单元组成。采用脉宽调特原理进行测量的优点是频率较低，对
周围元射频干扰、稳定性好、线性好、无明显温度漂移等。