在工業(yè)生產(chǎn)過程中測量液位、固體顆粒和粉粒位，以及液-液、液-固相界面位置的儀表。一般測量液體液面位置的稱為液位計，測量固體、粉料位置的稱為料位計，測量液-液、液固相界面位置的稱為相界面計。在工業(yè)生產(chǎn)過程中廣泛應用物位測量儀表，測量鍋爐水位的液位計就是一例。發(fā)電廠大容量鍋爐水位是十分重要的工藝參數(shù)，水位過高、過低都會引起嚴重安全事故，因此要求準確地測量和控制鍋爐水位。水塔的水位、油罐的油液位、煤倉的煤塊堆積高度、化工生產(chǎn)的反應塔溶液液位等，都需要采用物位測量儀表測量。

中文名

物位測量儀表

分類

直讀式物位儀表

原理

連通器原理

測量

測量液位、固體顆粒和粉粒位

概述

物位測量儀表按所使用的物理原理可分為直讀式物位儀表、差壓式物位儀表（包括壓力式）、浮力式物位儀表、電測式（電阻式，電容式與電感式）物位儀表、超聲式物位儀表、核輻射式物位儀表等。

直讀式物位儀表 　從測量機構(gòu)上可直接讀出液位，玻璃管（或玻璃板）液位計就是利用連通器原理，用旁通玻璃管（或玻璃板）讀數(shù)。根據(jù)測量要求，有透光式和反射式等型式。

物位測量儀表

浮力式物位儀表 　利用液面上的浮子或沉浸在液體中浮筒（也稱沉筒）受到浮力作用而工作。這類儀表分為兩種：一種是在測量過程中浮力維持不變，如浮球液位計、浮標 液位計，工作時浮標隨液面高低變化，通過杠桿或鋼絲繩等機構(gòu)將浮標位移傳遞出去，再經(jīng)電位器、數(shù)碼盤等轉(zhuǎn)換為模擬或數(shù)字信號；另一種是在測量過程中浮力發(fā)生變化，如浮筒式液位計（圖1），液位改變時浮筒在液體內(nèi)浸沒的程度不同，所受的浮力也不同，將浮力的變化量轉(zhuǎn)換成差動變壓器鐵芯的位移，就可輸出相應的電信號，供指示、記錄、報警和調(diào)節(jié)之用，也可遠距離傳送。

分類

差壓式物位儀表

差壓式儀表利用液體的靜態(tài)壓力測量液位。液體底部壓力與容器內(nèi)的液面高度和液體表面上的氣壓有關(guān)。如果測量敞口容器內(nèi)液位，則可用壓力測量儀表或壓力變送器間接測出液面高度；如果在有壓力的密封容器內(nèi)測量液位，則采用測量壓差的方法，消除液面上壓力的影響，將容器底部與差壓變送器正壓室相連，液面上的空間與負壓室相連，就可以測量出液面的高低

電測式物位儀表

將物位變化轉(zhuǎn)換為電參數(shù)（如電阻、電容、電感）的變化，再變成電信號輸出。這類儀表又分為電阻式、電容式和電感式三種。

物位測量儀表

①　電阻式物位儀表　利用物位變化時引起電極電阻變化的原理工作（圖3）。物位變化引起電阻逐漸變化的，可用于連續(xù)測量物位；只有當物位變化到接觸電極時才引起電阻突變的，可用來定點報警控制物位。電阻式物位儀表在工作時電極接觸被測介質(zhì)（一般為導電液體） ，電極表面接觸狀況改變（如出現(xiàn)污垢、生銹、腐蝕等現(xiàn)象）會引起表面接觸電阻變化，從而產(chǎn)生測量誤差。使用時間越長，誤差就越大。因此，這種儀表雖然結(jié)構(gòu)簡單，但應用范圍不廣，主要用作液位定點報警和控制，很少用于連續(xù)測量。

②　電容式物位儀表　物位變化時引起電極的電容量變化，利用這個原理構(gòu)成的電容式物位計可以測量導電液和非導電液的液位、非導電顆粒狀固體的料位。兩同軸相互絕緣的導電金屬圓柱中間隔以不導電的介質(zhì)，就構(gòu)成電容器，其電容量為：

式中ε為介質(zhì)介電系數(shù)，L為圓筒電極的高度,D和d分別為外電極內(nèi)徑和內(nèi)電極外徑。物位變化引起ε，L，

變化，從而引起電容量變化。測出這個變化值就可測出物位。根據(jù)這個道理，用各種不同形狀的電容測量頭，可構(gòu)成多種電容式物位儀表(圖4)?，F(xiàn)代電容式物位儀表采用安全防爆、隔爆的措施，應用范圍已擴大到一些化工、石油、輕工部門。電容式物位儀表是電測式物位儀表中應用最廣泛的一種。

③　電感式物位儀表 利用物位變化時引起自感量、互感量或感應電流等的變化來測定物位，常用的有感應式高頻液位計或諧振式液位計。也可用帶導磁材料的浮子與電磁感應線圈制成液位信號報警器。采用電感式測量可實現(xiàn)完全不接觸測量。

超聲式物位儀表

物位測量儀表

超聲波在液體中傳播有較好的方向性，遇到分界面時能反射，因此通過測定超聲波從發(fā)射 出去到反射回來的時間就能確定液面的高度。一般采用電激勵使壓電換能器（常用的有鋯鈦酸鉛、鈮鎂酸鉛、鈦酸鋇等壓電換能器）發(fā)出聲波，從液面反射回來的聲脈沖經(jīng)壓電換能器轉(zhuǎn)換為電脈沖，用計時電路測定超聲波在液體中來回經(jīng)過的時間，根據(jù)超聲波在液體中的傳播速度即可算出液面高度。聲波的接受和發(fā)射可用同一個換能器，也可用兩個換能器。超聲式物位儀表根據(jù)聲波傳播的介質(zhì)不同分為液介式、氣介式和固介式(圖5)。

利用超聲物位儀表進行測量的優(yōu)點是檢測元件可以不與被測液體接觸，因而適合于強腐蝕性、高壓、有毒、高粘度液體液位的測量。此外它還不怕煙和光，不受電磁干擾，可測量各種液體的液位和粉粒狀固體料位，還可用于測量兩種液體界面、液位差、料位差等。固介式的測量方式能測沸騰介質(zhì)的液位，允許液面波動傾側(cè)、如測量火箭、飛機、輪船燃料倉內(nèi)的液位。液介式的測量方式應用十分普遍，海水深度測量就采用這種方法。

物位測量儀表

核輻射式物位儀表 　利用物質(zhì)（一定物位的液體或固體）對核輻射的吸收，使射線強度減弱的原理來測量物位。核輻射能穿透較厚的鋼板和其他固體，所以這類儀表可進行不接 觸測量，對容器不必開孔，能在強光、濃煙、高壓、高溫等惡劣的工作條件下對高粘度、易爆、腐蝕性強的介質(zhì)進行液位測量，這是其他類型的物位儀表不能與之相比的優(yōu)點。但核輻射影響人體健康，需要采取現(xiàn)場勞動防護措施，這在一定程度上限制了核輻射物位儀表的推廣應用。

鋼帶浮子式液位計

直讀式鋼帶浮子式液位計，這是一種最簡單的液位計，一般只能就地顯示

物位測量儀表

浮筒式液位計：

浮筒式液位計屬于變浮力液位計，當被測液面位置變化時，浮筒浸沒體積變化，所受浮力也變化，通過測量浮力變化確定出液位的變化量。

液位高度變化與彈簧變形量成正比。彈簧變形量可用多種方法測量，既可就地指示，也可用變換器(如差動變壓器)變換成電信號進行遠傳控制。

物位測量儀表