液位测量原理及其方法

储油罐液位测量方法分析

摘要：介绍了几种常用的油罐液位测量技术，对这几种油罐测量技术进行了比较。结果表明，每种测量技术都有不同的适用范围，现场应根据油品类型和实际情况，选用合适的测量技术。

关键词：油罐 液位 测量方法 分析

1 引言

储油罐液位测量主要是对油品的液位、体积和重量等参数进行直接或间接测量。早期液位测量大多采用机械原理，近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化方向发展，并且发展了许多新的测量原理，在传统原理中也渗透了电子技术及微机技术，结构上和功能上都有了很大的提高。随着油罐液位测量技术的不断发展，测量方法和测量仪表类型也随之增多。

2 储油罐液位测量技术现状

目前国内外在液位测量方面采用的技术和产品很多，传统的液位传感器按其采用的测量技术及使用方法已经多达十余种，比较实用的油罐液位测量技术和方法有人工检尺、浮体式液位测量仪表、伺服式液位计、雷达液位计、静压式液位测量法以及超声波液位计。

2.1人工检尺

人工检尺这种测量方法可作为其它液位计性能校验的工具之一。即采用带有重锤的米制钢带卷尺或者有刻度的标尺计量，手工记录读数，人工查表换算，最后得到油量数据。这种方法不仅劳动强度大，同时存在不安全因素。人工检尺的方法液位测量一般有±2mm的人为误差。

2.2浮体式液位测量仪表

浮体式液位测量仪表分为浮筒式与浮子式。

浮筒式液位计是在滑轮组上用钢丝绳一端挂浮球，另一端挂重锤，通过浮球与重锤的运动距离达到液位测量的目的。其缺点是钢丝绳与滑轮间存在滑动摩擦力，回位误差较大，特别是在钢丝绳和滑轮生锈时，回位误差更大，甚至无法测量。

在浮子式液位计中钢带浮子式液位计在原理及使用方面更为典型，钢带浮子式液位计是一种最简单的液位测量装置，由一根不锈钢管和一个空心球组成。不锈钢管内部装有若干个干簧继电器，空心球内装有一块永久磁铁，当空心球随着液位上下运动时，空心球的运动被干簧继电器转换为相应的液位。20世纪60年代到80年代初期，开始研制和使用各种钢带浮子式液位计。由于滑轮机械装置的摩擦力和钢带重量，这类液位计的测量误差为±4～10mm。

液位计是工业生产中常用的一种仪表，用于测量和监控各种容器中的液位高度。根据不同的原理，液位计可以分为许多不同的类型，其中主流的液位计包括浮球式、压力式、毛细管式、超声波式等。本文将重点介绍这些主流液位计的工作原理及其特点，希望能为读者提供有价值的信息和参考。

1、磁翻板液位计

磁翻板液位计：又叫磁浮子液位计，磁翻柱液位计。

原理：连通器原理，根据浮力原理和磁性耦合作用研发而成，当被测容器中的液位升降时，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示面板，使红白翻柱翻转180°，当液位上升时翻柱由白色转为红色，当液位下降时翻柱由红色转为白色，面板上红白交界处为容器内液位的实际高度，从而实现液位显示。

2、浮球液位计

原理：

浮球液位计结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球（简称浮球）在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串连入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过检测电学量的变化来反映容器内液位的情况。

3、钢带液位计

原理：它是利用力学平衡原理设计制作的。当液位改变时，原有的力学平衡在浮子受浮力的扰动下，将通过钢带的移动达到新的平衡。液位检测装置（浮子）根据液位的情况带动钢带移动，位移传动系统通过钢带的移动策动传动销转动，进而作用于计数器来显示液位的情况。

4、雷达液位计

原理：雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆式探头传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。

5、磁致伸缩液位计

原理：磁致伸缩液位计的传感器工作时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。在磁致伸缩液位计的传感器测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组永久磁环。当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。

各种液位计的原理及特点（正在更新中。。9月11）

一、磁翻板液位计

液位计根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。当被测容器中的液位升降时，液位计本体管中的磁性浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器，驱动红、白翻柱翻转，当液位上升时翻柱由白色转变为红色，当液位下降时 翻柱由红色转变为白色，指示器的红白交界处为容器内部液位的实 际高度，从而实现液位清晰的指示。

结构用工作原理 :

侧装式磁翻板液位计二引管连接法兰（5）分别与容器引管法兰连接，主导管（2）内有一磁性浮子（6），该浮子根据被测介质比重设计,当液体介质进入主导管内时，磁性浮子可随容器内介质变化上下浮动。显示部分为一列带磁性的红白二色小球（7），装于支架上，可上下翻动，外有有机玻璃板保护，由抱箍（3）固定在主导管外，并紧贴主导管。当液体上升时，浮子上移，小球翻成红色，反之，小球变成白色，红白球分界处即为介质液位，同时在面板（8）标尺上读得液位高度。主导管底部有法兰（9）及排污阀（10）供安装浮子、调试及清洗用。顶部装有丝堵（1），供清洗等用途用。

二、雷达液位计

雷达液位计发射能量很低的极短的微波脉冲通过天线系统发射并接收。雷达波以光速运行。运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。一种特殊的时间延伸方法可以确保极短时间内稳定和精确的测量。

即使工况比较复杂的情况下，存在虚假回波，用最新的微处理技术和调试软件也可以准确的分析出物位的回波。

输入

天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成，精度可达到毫米级。距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比：

D=C×T/2

其中C为光速

因空罐的距离E已知，则物位L为：

L=E-D

输出

通过输入空罐高度E（=零点），满罐高度F（=满量程）及一些应用参数来设定，应用参数将自动使仪表适应测量环境。对应于4－20mA输出。

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。