检测技术与仪器实验设计报告
目录
1.液位测量方法简洁 (1)
1.1 类型 (1)
1.2 液位计 (2)
2.液位测量系统设计 (5)
2.1 液位测量原理 (5)
2.2 测量系统结构 (7)
2.3 误差分析 (7)
3.结论 (8)
4.参考文献 (9)
【摘要】
综合运用单片机与自动检测技术，设计一套自动精确的液位测量系统，要求测量范围为0~2000mm，系统测量精度为0.1%，同时能利用单片机加以控制，减小误差。
【关键字】液位测量，单片机，超声波
1．液位测量方法简介
1.1按其工作原理可分为下列几种类型：
①静压式：根据流体静力学原理，静止介质内某一点的静压力与介质上方自由空间压力之差与该点上方的介质高度成正比，因此可根据差压来检测液位。
②浮力式：利用漂浮于液面上浮子随液面变化位置，或者部分浸没于液体中物体的浮力随液位变化来检测液位。
③声学式：利用超声波在介质中的传播速度或在不同相界面之间的反射特性来检测液位。
④电气式：把敏感元件做成一定形状的电极置于被测介质中，则电极之间的电气参数，如电阻，电容等，随液位的变化而变化。
⑤射线式：放射性同位素所放出的射线（如β射线，γ射线等）穿过被测介质事，其辐射能量因吸收作用而减弱，能量将衰减，其衰减程度与液位有关。
⑥微波式：由于微波属于电磁波，在一定条件下，传播速度是一定的，因此可以利用测量微波从传感器传播至物料表面并返回到传感器所用的时间来实现液位的测量。
⑦磁致伸缩式：利用磁致伸缩的效应实现液位的测量。
除此之外还有光学法，重锤法等。在液位检测中，尽管各种检测方法所用的技术各不相同，但可把它们归纳为以下几个检测原理。
①基于力学原理敏感元件所受到的力（压力）的大小与液位成正比，它包括静压式，浮力式和重锤式液位检测等。
②基于相对变化原理当液位变化时，液位与容器底部或顶部的距离发生改变，通过测量距离的相对变化可获得液位的信息。这种检测原理包括声学法，微波法，和光学法等。
③基于某强度性物理量随液位的升高而增加原理例如对射线的吸收强度，电容器的电容量等。
1.2液位计
1.2.1直接测量
直接测量是一种最为简单、直观的测量方法，它是利用连通器的原理，将容器中的液体引入带有标尺的观察管中，通过标尺读出液位高度。
玻璃管液位计。
1.2.2人工检尺
人工检尺液位测量是对各种储罐内的液体进行体积和质量测定的种基本方法。具有操作简单、计量准确、无须辅助设备的特点，仍是目前各油田原油集输过程中的一种主要计量方法。检尺测量时，先对罐内液位高度进行测定，再根据罐的横截面积或大罐容积表，计算罐内液体体积和质量。检尺测量的工具是钢卷尺，其下端带有铜质重锤。为方便量油操作，在罐顶设有量油口。量油口下装有量油管，管子底端钻有孔眼与液体连通。设置量油管的目的是为了减小罐内液面波动对量油的影响。
1.2.3静压式液位计
静压式液位计是基于液位高度变化时由液体产生的静压也随之变化的原理，可得A,B两点之间的静压为P=ρgh.因此当被测介质密度ρ为已知时，A,B之间的压力差与液位高度有关，这样就把液位检测转化为压力差的检测，选择合适的压力检测仪表即可实现液位的检测。
1.2.4磁翻转液位计
磁翻转液位计结构牢固、工作可靠、显示醒目。由于被测液体被完全密封，使用磁耦合传动，因而可以测量高温、高压及不透明的粘性液体，如原油、污水等。
缺点：是经长期使用后，磁钢磁性退化，翻板轴磨损易造成指示错误．故应定期检查与校正。
1.2.5浮力式液位计
浮力法测液位是依据力平衡原理，通常借助浮子一类的悬浮物，浮子做成空
心刚体，使它在平衡时能够浮于液面。当液位高度发生变化时，浮子就会跟随液
面上下移动。因此测出浮子的位移就可知液位变化量。浮子式液位计按浮子形状
不同，可分为浮子式、浮筒式等等；按机构不同可分为钢带式、杠杆式等。
钢带浮子式液位计浮筒式液位计
1.2.6 射线式液位计
当射线摄入一定厚度的介质
时，部分能量被介质吸收，所穿透
的射线强度随着所通过的介质厚
度增加而减弱，它的变化规律为：
。式中，I0，I为射
入介质前和通过介质后的射线强
度；μ为介质对射线的吸收系数；
H为射线所通过的介质厚度。介质
不同，吸收射线的能力也不同。当
射线源和被测介质一定时，I0和μ
都为常数。测出通过介质后的射线
强度I，便可求出被测介质的厚度
H。
如图：
1.2.7超声波液位计
超声波液位计利用波在介质中的传播特性。因此，在容器底部或顶部安装超声波发射器和接收器，发射出的超声波在相界面被反射。并由接收器接收，测出超声波从发射到接收的时间差，便可测出液位高低。超声波液位计按传声介质不同，可分为气介式、液介式和固介式三种；
(a)气介式(b) 液介式(c)固介式
单探头超声波液位计
超声波液位测量优点：
A.与介质不接触，无可动部件，电子元件只以声频振动，振幅小，仪
器寿命长；
B.超声波传播速度比较稳定，光线、介质粘度、湿度、介电常数、电
导率、热导率等对检测几乎无影响，因此适用于有毒、腐蚀性或高粘度等特殊场合的液位测量；
C.不仅可进行连续测量和定点测量，还能方便地提供遥测或遥控信号；
D.能测量高速运动或有倾斜晃动的液体的液位，如置于汽车、飞机、
轮船中的液位。
由于超声波液位计具有精度较高，声波传递稳定，适合场合广泛。因此在本次液位精确测量系统中选用超声波液位计测量。
2．液位测量系统设计
2.1.液位测量原理
超声波物位计工作原理是由超声波换能器（探头）发出高频脉冲声波遇到被测物位（物料）表面被反射折回反射回波被换能器接收转换成电信号
超声波发射和接收换能器设置在水中，超声波在液体中传播。超声波在液体中的衰减比较小， 即使发出的超声波脉冲幅度较小也可以传播
超声波发射和接收换能器也可安装在液面的上方，超声波在空气中进行传播，便于安装和维修。超声波在空气中衰减比较大，用于液位变化比较大的场合时，必须采取相应措施。
设计指标
超声波液位计液体量程：0~2000mm 精度：0.1%
供电：24VDC ；220VAC
超声波液位计显示：六位LED 灯显示（精确到小数点后两位） 外壳材质：塑料 透明显示盖
超声波液位计典型应用：污水提升泵站、污水处理池、废水、泥浆、石灰浆、地
下油罐、流动性好的固体粉料、颗粒料。
2.2．测量系统结构
超声波换能器发出声波遇到
被测物位表面被反射折回反射回
波被换能器接收转换成电信号。
声波的传播时间与声波的发出到
物体表面的距离成正比。
系统的工作原理：电源电路生成
+5V直流电供给单片机使用。利
用传感器进行液位检测，把测得
的数据送入AD转换电路，测得
的数据就会模拟量变为数字量，
然后送入单片机处理，最后由显
示电路显示出来，通过初值设定
中断开关来设定上限值，超过液
位预定值可以实现自动报警功
能，提醒工作人员及时进行处理，同时通过RS232串口通讯，可以在PC机等上位机实现监控。
2.3.误差分析
该系统检测的准确度主要取决于超声波的传播时间t和超声波在介质中的传播速度v这两个量。前者可用适当的电路进行精确测量，后者易受介质温度，成分等变化的影响，因此，误差的主要来源就在与速度，即测量距离传播的时间误差引起。可采用设置校正值的办法来减小误差。
在被测介质中安装两
组换能器探头，一组用
作测量探头，另一组用
作构成声速校正用的
探头。如图所示，校正
的方法是将校正用的
探头固定在校正具上
（一般是金属圆筒）的
一端，校正具的另一端
是一块反射板。由于校
正探头到反射板的距离L0为已知的固定长度，测出声速脉冲从校正探头到反射板的往返时间为T0,则可得声波在介质中的传播速度为V0=(2L0/TO);因为校正探头和测量探头是在同一个介质中，如果两者的传播速度相等，即V0=V,则可得H=LO/TO*T。分析可知。只要测出时间T和T0，就能获得液位的高度H，从而消除了速度变化引起的测量误差。根据介质的特性，校正具可以用固定型或者活动型的的，如图所示。
3．结论
本实验利用超声波测距原理实现了非接触式液位测量系统的设计，采用的设置校正具补偿设计避免了温度、气体密度、压强、湿度和气体中的悬浮颗粒等引起的测量时间的误差导致出现的液位测量误差。具有较好的稳定性、精度高等优点。同时，本系统结合单片机，能较好地实现集检测-监控于一体的功能，而且成本低，易于批量制作和实验。
在进行设计自动精确测量液位装置时，出现的大部分问题通过查阅资料得以解决了。在实际构建本系统时，需要注意的是超声波发生器的安装位置。发射器正下方需要尽可能平静的液面，因此安装时需要远离进料口，同时，尽量选较为空旷的位置，避开容器内的一些设备。
4.参考文献
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测,2007(01)
[8] 姚兆；陈喜龙；黄丹丹；基于AT89S51单片机的控制系统在超声波液位测控装置中的应用.[J]. 数字技术与应用,2011(08)
电厂常见液位测量方式的分析 【摘要】通过分析电厂中常见的液位测量原理和方式，对比几种测量方式的优缺点，为以后电厂液位测量方式优化及设备选型提供一定的参考。 【关键词】液位；测量；分析；参考 1.前言 目前，电厂自动化要求越来越高，为此一些重要的液位测量的准确性和稳定性就显得至关重要，关系到整个机组的稳定运行。通过对以往机组和正在建造中机组的了解，我们可以知道对于电厂内容器液位测量主要采用的方式有：差压式液位变送器、隔离型变送器中的远传型、导波雷达液位计及磁伸缩液位计等来测量。以下通过对一些常见的测量方式进行分析和比较： 2.差压式液位变送器测量 以凝汽器水位为例，介绍差压式变送器测量水位。凝汽器水位是电厂中的重要的测量信号，直接影响机组的稳定运行。此液位刚好是测量容器的液位，同时又有它的特殊性，是真空状态下的液位。 目前很多凝汽器水位测量装置采用差压变送器测量水位的方式，但采用差压测量方式的装置也有两种。一种是用仪表管把正负压侧直接连接到真空容器上进行液位测量，详见附图1。另一种是通过双室平衡容器再把变送器正负压侧连接在双室平衡容器上进行液位测量的常规压力液位测量，详见附图2。 真空容器液位的测量原理的，具体以凝汽器液位测量为例来说明。通过图1（fig .1）可以看出，液位变送器的正压侧仪表管接在凝汽器底部为水侧，负压侧仪表管接在凝汽器顶部汽侧。 由图1可以看出差压变送器测得的差压为： △P=P+-P-=P凝汽器+P液H+P液H2- P凝汽器= P液H +P液H2 式（1-1） 为得到实际水位值P液H，消除由仪表管路安装位置引起的静压误差P液H2。将差压变送器零点迁移至P液H2，通过DCS修正量程范围来补偿这一部分静压。从而得到凝汽器实际水位值。 该水位测量方法虽安装简单、投用方便，无需单独注水管路等优点。但在实际应用中，由于运行工况的变化，易使汽侧导压管内产生凝结水，虽然在导压管最低点安装了集水罐，并定期对集水罐进行排水，但是仍然引起变送器负压侧压力增大，变送器差压减小，造成水位测量出现误报，影响该保护的投入。同时由于是真空容器，只要正负压侧任何阀门有微漏，都将造成液位的失准，况且对于
储油罐液位测量技术比较 作者姓名：张靓 作者单位：集输公司管道分公司 摘要：从目前集输公司原油储罐常用的液位测量仪表的测量原理和方法方面，分析了原油储罐液位测量技术的现状，主要归纳为以下几种：人工检尺、雷达液位测量仪表、浮子钢带式液位测量仪表等。对现采用的油罐测量技术作对比，选用合适的测量技术，保证原油储罐的安全，降低劳动强度，取得良好的经济效益。 关键词：储油罐；液位测量；仪表；现状； 1.储油罐液位测量技术现状 液位测量主要是对储油罐中油品的液位、体积和重量等参数进行直接或间接测量。目前集输公司原油储罐液位测量技术方法存在较多的问题和弊端，有的原油储罐虽安装了自动化测量系统，但测量精度普遍不高，误差较大。针对储油罐的液位测量技术归纳起来主要有以下几种。 1.1人工检尺 油罐测量始于人工检尺，这种方法目前仍广泛采用，并且作为其它液位计性能校验的工具之一。即用带有重锤的米制钢带卷尺或带有刻度的标尺计量，手工记录读数，人工查表换算，最后得到油量数据。这种测量方法不仅劳动强度大，同时存在不安全因素。人工检尺的方法可参阅国际标准API2545。人工液位测量一般有±2 mm的人为误差。人工检尺又分为检实尺和检空尺。 1.1.1检实尺
利用浸入式刻度钢皮尺通过原油储罐的量油孔，自量油孔上沿至铜锤至液面以下止，此方法为检实尺。计算罐内原油液位，根据所测得的液位，查《立式金属罐容量表》，得到罐内原油的体积数。体积数乘以原油密度，最后得到罐内原油的质量数。 1.1.2检空尺 由于冬天天气寒冷，气温下降，量油孔内的上层原油凝结，故不能采用检实尺的方法。自原油储罐内壁最上沿下尺，至铜锤接触原油储罐浮顶止，即为检空尺。经计算得到罐内原油的液位，根据所测得的液位，查《立式金属罐容量表》，得到罐内原油的体积数。体积数乘以原油密度，最后得到罐内原油的质量数。 1.2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。 浮筒式液位仪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。在浮子式液位仪中钢带浮子式液位仪在原理及使用方面更为典型，钢带浮子式液位仪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仪。由于滑轮机械装置的摩擦力和钢带重量，这类液位仪的测量误
常用液位计常见故障分析方法 一、现场液位计系统故障的基本分析步骤现场液位计液位测量参数一般分为温度、压力、流量、液位四大参数。 现根据液位测量参数的不同，来分析不同的现场液位计故障所在。 1．首先，在分析现场液位计故障前，要比较透彻地了解相关液位计系统的生产过程、生产工艺情况及条件，了解液位计系统的设计方案、设计意图，液位计系统的结构、特点、性能及参数要求等。 2．在分析检查现场液位计系统故障之前，要向现场操作工人了解生产的负荷及原料的参数变化情况，查看故障液位计的记录曲线，进行综合分析，以确定液位计故障原因所在。 3．如果液位计记录曲线为一条死线(一点变化也没有的线称死线)，或记录曲线原来为波动，现在突然变成一条直线；故障很可能在液位计系统。因为目前记录液位计大多是DCS计算机系统，灵敏度非常高，参数的变化能非常灵敏的反应出来。此时可人为地改变一下工艺参数，看曲线变化情况。如不变化，基本断定是液位计系统出了问题；如有正常变化，基本断定液位计系统没有大的问题。 4．变化工艺参数时，发现记录曲线发生突变或跳到最大或最小，此时的故障也常在液位计系统。 5．故障出现以前液位计记录曲线一直表现正常，出现波动后记录曲线变得毫无规律或使系统难以控制，甚至连手动操作也不能控制，此
时故障可能是工艺操作系统造成的。 6．当发现DCS显示液位计不正常时，可以到现场检查同一直观液位计的指示值，如果它们差别很大，则很可能是液位计系统出现故障。总之，分析现场液位计故障原因时，要特别注意被测控制对象和控制阀的特性变化，这些都可能是造成现场液位计系统故障的原因。所以，我们要从现场液位计系统和工艺操作系统两个方面综合考虑、仔细分析，检查原因所在。 二、四大液位测量参数液位计控制系统故障分析步骤 1．温度控制液位计系统故障分析步骤 分析温度控制液位计系统故障时，首先要注意两点：该系统液位计多采用电动液位计液位测量、指示、控制；该系统液位计的液位测量往往滞后较大。 (1)温度液位计系统的指示值突然变到最大或最小，一般为液位计系统故障。因为温度液位计系统液位测量滞后较大，不会发生突然变化。此时的故障原因多是热电偶、热电阻、补偿导线断线或变送器放大器失灵造成。 (2)温度控制液位计系统指示出现快速振荡现象，多为控制参数PID 调整不当造成。 (3)温度控制液位计系统指示出现大幅缓慢的波动，很可能是由于工艺操作变化引起的，如当时工艺操作没有变化，则很可能是液位计控制系统本身的故障。
20余种液位测量方法分析比较
20余种液位测量方法分析比较作者：发布时间：2009-5-5 11:34:14 阅读次数：985
物位包括液位和料位两类。液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量，用于液位的上、下限报警等。连续液位测量是对液位连续地进行测量，它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域，具有非常重要的意义。文中对20余种连续液位测量方法进行比较分析。 1、玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工检尺法 玻璃管法：该方法利用连通器原理工作，如图1—1所示［1］。图中1－被测容器；2－玻璃管；3－指示标度尺；4、5－阀；6、7－连通管。液位直接从指示标度尺读出。 玻璃板法：玻璃板可通过连通器安装，也可在容器壁上开孔安装，并可串联几段玻璃板以增大量程。液位数值直接从玻璃板刻度尺读出。 双色水位计法：该方法利用光学原理，使水显示绿色，而使水蒸汽显示红色，
从而指示出水位［2］。 人工检尺法：该方法用于测量油罐液位。测量时，测量员把量油尺投入油品中，并在尺砣与罐底接触时提起量油尺。根据量油尺上的油品痕迹，读出油面高度；根据量油尺末端试水膏颜色的变化确定水垫层的高度，从而确定油高和水高［3］。 以上4种方法都是人工测量方法，具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点。 2、吹气法、差压法、HTG法 吹气法：该方法的工作原理如图2—1所示［4］。图中，1－过滤器；2－减压阀；3－节流元件；4－转子流量计；5－变送器。因吹气管内压力近似等于液柱的静压力，故P＝ρgH 式中，ρ－液体密度；H－液位。故由静压力P即可测量液位H。吹气法适用于测量腐蚀性强、有悬浊物的液体，主要应用在测量精度要求不高的场合。 差压法：该方法的工作原理如图2-2所示[4]。图中，1、2-阀门；3-差压变送器。对于开口容器或常压容器，阀门1及气相引压管道可以省掉。压力差与液位的关系为ΔP＝P2－P1＝ρgH
20余种液位测量方法分析 物位包括液位和料位两类。液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量，用于液位的上、下限报警等。连续液位测量是对液位连续地进行测量，它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域，具有非常重要的意义。文中对20余种连续液位测量方法进行比较分析。 1玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工检尺法 玻璃管法：该方法利用连通器原理工作，如图1—1所示。图中1－被测容器；2－玻璃管；3－指示标度尺；4、5－阀；6、7－连通管。液位直接从指示标度尺读出。 玻璃板法：玻璃板可通过连通器安装，也可在容器壁上开孔安装，并可串联几段玻璃板以增大量程。液位数值直接从玻璃板刻度尺读出。 双色水位计法：该方法利用光学原理，使水显示绿色，而使水蒸汽显示红色，从而指示出水位。 人工检尺法：该方法用于测量油罐液位。测量时，测量员把量油尺投入油品中，并在尺砣与罐底接触时提起量油尺。根据量油尺上的油品痕迹，读出油面高度；根据量油尺末端试水膏颜色的变化确定水垫层的高度，从而确定油高和水高。 以上4种方法都是人工测量方法，具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点。 2吹气法、差压法、HTG法 吹气法：该方法的工作原理如图2—1所示。图中，1－过滤器；2－减压阀；3－节流元件；4－转子流量计；5－变送器。因吹气管内压力近似等于液柱的静压力，故P＝ρgH 式中，ρ－液体密度；H－液位。故由静压力P即可测量液位H。吹气法适用于测量腐蚀性强、有悬浊物的液体，主要应用在测量精度要求不高的场合。
差压法：该方法的工作原理如图2-2所示。图中，1、2-阀门；3-差压变送器。对于开口容器或常压容器，阀门1及气相引压管道可以省掉。压力差与液位的关系为ΔP＝P2－P1＝ρgH 式中：ΔP－变送器正、负压室压力差；P2、P1－引压管压力；H－液位。差压变送器将压力差变换为4～20 mA的直流信号。如果压力处于测量范围下限时对应的输出信号大于或小于4 mA，则都需要采用调整迁移弹簧等零点迁移技术，使之等于4 mA。 HTG法：该方法应用于油罐差压液位测量中，如图2—3所示。图中：P1、P2、P3－高精度压力传感器；RTD－温度检测元件；HIU－接口单元。P1位于罐底附近的罐壳处，P2比P1高8英尺，P3位于罐顶附近的罐壳处。对于常压油罐，压力传感器P3可以省去。设压力传感器P1、P2、P3测得的压力分别为p1、p2、p3，则 式中：G－油品重量；Sav－油罐平均截面积；ρav－介于压力传感器P1、P2之间油品平均密度；g是重力加速度；H是压力传感器P1、P2之间的距离；h是油品高度；h0是压力传感器P1的高度。RTD用于测量油品温度，以对测量数值进行温度补偿。HTG测量系统价格较低，但液位测量精度较低，安装须在罐壁开孔。 以上3种方法都是利用液体的压力差来测量液位的。 3浮子法、浮筒法、浮球法、伺服法、沉筒法 浮子法：该方法采用浮子作为液位测量元件，并驱动编码盘或编码带等显示装置，或连接电子变送器以便远距离传输测量信号。
20余种液位测量方法分析比较 物位包括液位和料位两类。液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量，用于液位的上、下限报警等。连续液位测量是对液位连续地进行测量，它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域，具有非常重要的意义。文中对20余种连续液位测量方法进行比较分析。 1、玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工检尺法 玻璃管法：该方法利用连通器原理工作，如图1—1所示［1］。图中1－被测容器；2－玻璃管；3－指示标度尺；4、5－阀；6、7－连通管。液位直接从指示标度尺读出。 双色水位计法：该方法利用光学原理，使水显示绿色，而使水蒸汽显示红色，从而指示出水位［2］。 人工检尺法：该方法用于测量油罐液位。测量时，测量员把量油尺投入油品中，并在尺砣与罐底接触时提起量油尺。根据量油尺上的油品痕迹，读出油面高度；根据量油尺末端试水膏颜色的变化确定水垫层的高度，从而确定油高和水高［3］。 以上4种方法都是人工测量方法，具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点。 2、吹气法、差压法、HTG法 吹气法：该方法的工作原理如图2—1所示［4］。图中，1－过滤器；2－减压阀；3－节流元件；4－转子流量计；5－变送器。因吹气管内压力近似等于液柱的静压力，故P＝ρgH
差压法：该方法的工作原理如图2-2所示[4]。图中，1、2-阀门；3-差压变送器。对于开口容器或常压容器，阀门1及气相引压管道可以省掉。压力差与液位的关系为ΔP＝P2－P1＝ρgH 式中：ΔP－变送器正、负压室压力差；P2、P1－引压管压力；H－液位。差压变送器将压力差变换为4～20 mA的直流信号。如果压力处于测量范围下限时对应的输出信号大于或小于4 mA，则都需要采用调整迁移弹簧等零点迁移技术，使之等于4 mA。 HTG法：该方法应用于油罐差压液位测量中，如图2—3所示。图中：P1、P2、P3－高精度压力传感器；RTD －温度检测元件；HIU－接口单元。P1位于罐底附近的罐壳处，P2比P1高8英尺，P3位于罐顶附近的罐壳处。对于常压油罐，压力传感器P3可以省去。设压力传感器P1、P2、P3测得的压力分别为p1、p2、p3，则 式中：G－油品重量；Sav－油罐平均截面积；ρav－介于压力传感器P1、P2之间油品平均密度；g是重力加速度；H是压力传感器P1、P2之间的距离；h是油品高度；h0是压力传感器P1的高度。RTD用于测量油品温度，以对测量数值进行温度补偿。HTG测量系统价格较低，但液位测量精度较低，安装须在罐壁开孔。 以上3种方法都是利用液体的压力差来测量液位的。
［摘要］该文对磁致伸缩法、核辐射法、光纤传感器法和雷达法等20余种液位测量方法进行了分类归纳，并对各自的原理、特点等进行了较系统的比较分析。 ［关键词］液位；测量方法；分析 物位包括液位和料位两类。液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量，用于液位的上、下限报警等。连续液位测量是对液位连续地进行测量，它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域，具有非常重要的意义。文中对20余种连续液位测量方法进行比较分析。 1 玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工检尺法 玻璃管法：该方法利用连通器原理工作，如图1—1所示［1］。图中1－被测容器；2－玻璃管；3－指示标度尺；4、5－阀；6、7－连通管。液位直接从指示标度尺读出。 玻璃板法：玻璃板可通过连通器安装，也可在容器壁上开孔安装，并可串联几段玻璃板以增大量程。液位数值直接从玻璃板刻度尺读出。 双色水位计法：该方法利用光学原理，使水显示绿色，而使水蒸汽显示红色，从而指示出水位［2］。 人工检尺法：该方法用于测量油罐液位。测量时，测量员把量油尺投入油品中，并在尺砣与罐底接触时提起量油尺。根据量油尺上的油品痕迹，读出油面高度；根据量油尺末端试水膏颜色的变化确定水垫层的高度，从而确定油高和水高［3］。 以上4种方法都是人工测量方法，具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点。 2 吹气法、差压法、HTG法 吹气法：该方法的工作原理如图2—1所示［4］。图中，1－过滤器；2－减压阀；3－节流元件；4－转子流量计；5－变送器。因吹气管内压力近似等于液柱的静压力，故P＝ρgH 式中，ρ－液体密度；H－液位。故由静压力P即可测量液位H。吹气法适用于测量腐蚀性强、有悬浊物的液体，主要应用在测量精度要求不高的场合。 差压法：该方法的工作原理如图2-2所示[4]。图中，1、2-阀门；3-差压变送器。对于开口容器或常压容器，阀门1及气相引压管道可以省掉。压力差与液位的关系为ΔP＝P2－P1＝ρgH 式中：ΔP－变送器正、负压室压力差；P2、P1－引压管压力；H－液位。差压变送器将压力差变换为4～20 mA的直流信号。如果压力处于测量范围下限时对应的输出信号大于或小于4 mA，则都需要采用调整迁移弹簧等零点迁移技术，使之等于4 mA。 HTG法：该方法应用于油罐差压液位测量中，如图2—3所示。图中：P1、P2、P3－高精度电子变送器以便远距离传输测量信号。 浮筒法：该方法采用中间带孔的磁浮筒作为液位敏感元件，如图3—1所示。不锈钢套管从浮筒中间孔穿过，固定在罐顶和罐底之间。液位变化带动空心磁浮筒（内藏永久磁铁）沿套管上下移动，并吸引套管内的磁铁沿套管内壁上下移动，二次仪器|仪表根据磁铁的移动量计算出液位。 浮球法：该方法利用杠杆原理工作，如图3—2所示［4］。图中：1－浮球；2－连杆；3－转轴；4－平衡重；5－杠杆。浮球跟随液位变化而绕转轴旋转，带动转轴上的指针转动，并与杠杆另一端的平衡重平衡，同时在刻度盘上指示出液位数值。浮球法有内浮球式和外浮球式两种，如图3—2所示。浮球法主要用于测量温度高、粘度大的液位，但量程较小。 伺服法：该方法采用波动积分电路，消除抖动、延长寿命、提高液位测量精度。现代伺服液位仪的测量精度较高，已达到40 m量程内小于1 mm的精度，且一般都具有测量密度分布和平均密度的功能。 沉筒法：沉筒的位置随着液位的变化而变化，但其变化量并不与液位变化量相等。在图3－3a中［4］，液位与浮筒位置的关系如下： 上式中：ΔH－液位变化量；C－弹簧的弹性系数；A－沉筒截面积；ρ液体密度；ΔX－沉筒位置变化量。通常情况下，浮筒位置变化量ΔX远小于液位变化量ΔH。图3—3b是扭力管式沉筒法原理［4］，图中：1－沉筒；2－杠杆；3－扭力管；4－芯轴；5－外壳。沉筒位置随液位变化而变化，在杠杆的作用下，扭力管芯轴的扭角发生变化，二次仪表根据扭角的变化量计算出液位。
液位测量的几种方式 https://www.doczj.com/doc/c412357161.html, 2011年04月06日07:57 中国仪器仪表网 生意社04月06日讯 在工业领域中，要测量液位，除了投入式液位计的静压液位测量外，还有许 多其他的方式和原理。 1、浮球液位计是一种依靠浮力原理测量液位的方法。通常是通过浮球与刻度尺配合的方式，使观测者能够直观读取液位的高度。优点：能够快速、直观地读数;价格低廉;安装简便。缺点：精度低;安装受容器形状结构的限制比较大; 不适合用于腐蚀性强、有危险性的介质;无法实现远传和调节。 2、磁翻板液位计是靠安装在容器内部的磁力浮子，带动容器外部的磁力翻板翻转实现信号转换和液位显示。优点：能够快速、直观地读数;价格较低;可实现远传和调节。缺点：精度低;安装复杂;量程限制;安装体积比较大。 3、电容式液位传感器是利用电容两极板间电容值变化测量液面的高低。优点：体积较小，容易实现远传和调节;适用于具有腐蚀性和高压介质。缺点：介质和液面上部的介电常数必须保持恒定才能准确测量;测量范围受金属棒长度限制;对容器材质有较高的要求;被测介质具有导电性。 4、雷达液位计是通过探测自身发出的微波(波长很短的电磁波)被液面反射后的信息换算液/物面位置。优点：可以测量压力容器内液位，可以忽略高温、高压、结垢和冷凝物的影响;精度较高;与介质无直接接触;耐腐蚀性强;可在真空环境中使用;安装简便。缺点：价格昂贵;受容器几何结构和材料特性影响;容易 受电磁波干扰。 5、超声波液位计是通过探测自身发出的超声波被液面反射后的信号换算液/物面位置的。优点：与介质无直接接触;耐腐蚀性强;精度较高;安装简便。缺点：价格比较昂贵;超声波受传输媒介的气体成分影响较大;受容器几何结构特性影响较大;不适用于有气泡或悬浮物的介质;容易受电磁波干扰。 6、气泡法是通过气源从容器底部向介质内充气。供气系统内的吹气压力只有与容器底部的液体静压平衡时，气体才会从气管内进入容器形成气泡。这时测量供气系统内的气压可换算出测量点的静压，进而得到液位值。优点：耐腐蚀性强;能够测量高温介质。缺点：维护费用较高;精度较低。 更多资讯，请点击中国仪器仪表网资讯中心 参考链接： 中国仪器仪表网：https://www.doczj.com/doc/c412357161.html,/detail/5724565.html 中国仪器仪表资讯中心网：https://www.doczj.com/doc/c412357161.html,/detail/5724565.html 中国仪器仪表搜索中心网：https://www.doczj.com/doc/c412357161.html,/detail/5724565.html
液位测量方式的论证比较 一、磁致伸缩液位计 磁致伸缩式液位计是采用磁致伸缩原理而设计的。其工作原理是：在一个非磁性传感管内装有一根磁致伸缩线, 在磁致伸缩线一端装有一个具有专利的压磁传感器, 该压磁传感器每秒发出10个电流脉冲信号给磁致伸缩线,并开始计时，该电流脉冲同磁性浮子的磁场产生相互作用，在磁致伸缩线上产生一个扭应力波，这个扭应力波以已知的速度从浮子的位臵沿磁致伸缩线向两端传送。直到压磁传感器收到这个扭应力信号为止, 具有专利的压磁传感器可测量出起始脉冲和返回扭应力波间的时间间隔，根据时间间隔大小来判断浮子的位臵, 由于浮子总是悬浮在液面上,且磁浮子位臵随液面的变化而变化, 即时间间隔大小也就是液面的高低, 然后通过全智能化电子装臵将时间间隔大小信号转换与被测液位成比例的4—20mA信号进行输出。磁致伸缩是根据磁浮子位臵测量得到相关数据，影响测量结果的因素是介质密度、介电常数；气相组分对测量没有影响，在设计工况下工作温度、压力对测量结果没有影响。 二、导波雷达液位计 导波雷达结合了时域反射原理(TDR)、等时采样原理(ETS)和低功率电路等先进的技术。TDR发生器产生一个沿导波杆向下传送的电磁脉冲波，当遇到比先前传导介质(空气或蒸汽)介电常数大的液体表面时，脉冲波会被反射，用超高速计时电路来计算脉冲波的传导时
间，电磁脉冲波传输距离S=VT，从而得到液位测量结果。ETS 扫描采集成千上万的信号，每秒钟约完成8个扫描，每个扫描采集30000个样本。ETS实时捕捉高速(1000ft/μs)的电磁信号并在等值的时间里重新构造。导波雷达是基于雷达波遇到介电常数变高的介质面时，表头计算回波得到测量结果，影响测量结果的因素是介电常数；导波雷达的测量受介电常数，气相组分影响大，温度、压力对测量有一定影响。 三、差压变送器液位计 来自双侧导压管的差压直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的差压信号转换为与之对应的电信号传递给转换器，经过放大等处理变为标准电信号输出。差压变送器是基于压力差值变化测量液位，影响测量结果的因素有以下几个方面： （1）腔体内出现真空或负压时会作用在感压膜片既而产生虚假读数。 （2）沸腾的气泡和凝结的水汽同样会对基于压力原理进行测量的仪器带来干扰。 （3）高、低位的两个开孔对于密封要求高。 （4）容器内温度的变化会使水的密度产生改变，导致测量误 差。 三种设备比较
油品液位计水联运手工检尺比对方法液位计在完成安装及功能调试后，在进油前配合水联运，进行手工检尺比对 液位计液位，是考核液位计精度的一个好方法。 根据国标上关于油罐计量的有关规程和方法：GB/T13894-1992“手工液位的计量方法——石油及液体石油产品液位测量方法”，结合美国API关于自动液位计调试的规定，ENRAF 公司给出详细的比对方法，供参考： 一、液位计比对方法 1. 量油尺：应经过正规定期检定，可逆源的量油尺。此尺在测量范围内的不确定度不得大于0.5mm，并应具有分度修正表及检定证书。 2．人工检尺的量油员应至少有三年以上的量油经验，并且是持有证书的熟练操作者，最好是由二人以上使用同一把量油尺进行背对背的投尺。如果只有一名量油员时，在整个测量过程中必须是同一个人。 3．检尺时油罐必须停止作业至少60分钟以上，包括停止搅拌，关闭所有进出罐的阀门，并保证阀门无泄漏，或泄漏在三十分钟之内小于0.1mm的液位。 4．检尺时必须在风速小于8m/s、无雨、雪的天气下进行。 5．比对前应先核查在液位计测量液位时，罐顶有无人员对液位计的测量的基准产生影响进行观察，如影响大于1mm，则必须作出修正或排除误差产生原因。 6．在每次读取液位计液位值，及人工投尺检测液位时，应尽量同时进行；时间差应控制在10分钟之内。同时记录罐内油品的温度。 7．读取液位计数值，和人工检尺测量数据必须当场记录，并以此记录作为测试结果。 8．液位计在比对前，油罐最好经过至少一个完整的运行周期。即：该罐在安装完液位计后装满油品至少达到安全高度，然后完全放空这样一个全过程，以确保罐体基本稳定，无较大沉降变形。 9．在液位计比对时，人工投尺与液位计自动测量的读数进行对比（比较）时至少要有高中低（10%，50%，90%）不同液位的五组数据，最好有十组数据，而且这些数据中至少应有10% 和90%（液位计所能测量的最低、最高数据）。最好在这些数据中有上升过程和下降过程中的数据，并做好记录。 10．每个测试点的人工数据与液位计数据应不少于3个数据（最好5个以上）无论人工投尺还是液位计测试，在该测试点上的应不少于3个的数据，读数相差不得大于1mm。如有一组数据中有一个数据大于1mm，则这次检测为无效，应查找原因后重新测试。 11．对于每一个液位，人工投尺与液位计测得的至少三组数据，各自进行算术平均，人工投尺与液位计测量的算术平均值之差作为测试误差。 12．液位计按测量原理可分为以空高为基准的液位计及以液位实高为基准的液位计。以空高为基准的液位计在与人工投尺数据比较时，人工投尺的数据也应是读空高数据（即读空尺），雷达液位计是测量空高的液位计，人工投尺比对应采用空尺；如果一定要采用测实尺测量时，则首先应确认实尺的投尺基准不受罐
长江水位在线测量方案 现在比较常用的测量方式有两种：1.非接触式测量方式；2.投入式测量方式；3.GPS差分测量。 1.非接触式测量方式：超声波水位传感器 ※原理：超声波水位传感器通过声波从传感器表面到水面的时间来测量水位。通过超声波在空中的传播时间t来计算超声传感器与被测物之间的距离s 。 ※由于声波在空中传播的速度c是一定的，则根据： ※s=ct / 2可计算出s ※测量范围：可以定制。 ※输出：一般选择输出信号为4~20mA。 系统基于超声测距和无线数传技术开发，基于GPRS/CDMA网络进行水位数据的实时传输，系统提 供多种应用方式实现对水位数据的实时查询和分析，通过网络可以及时了解航道水位信息，同时开发 了水位信息的自动预警功能，根据航道水位预警值向调度人员发送预警信息，为航运调度提供及时的 决策支持。系统为航运调度管理提供了强大的信息支持。 现场不具备电力布线情况，采用太阳能供电方式
2.投入式测量方式：压力式水位传感器
※原理：不同的水位产生净水压强是不同的，测量出水压，就可以计算出水位值。 ※测量范围：可以定制。 ※输出：一般选择输出信号为4~20mA。 系统原理：1.传感器采用投入水位传感器，输出信号为4~20mA，量程由用户制定。 安装时安装在钻有孔的钢管中，避免动水引起测量误差。 2.传感器输出的信号经过防雷装置后连接AD转换模块，以防雷击损坏传感器和AD模块。 3.AD转换模块为12位，输入信号设置为电流测量方式，输入信号范围为0~20mA。 4.PLC根据设定的参数（量程、AD基准点、AD满量程值等）自动计算水位值，当超出限制值时，给出报警信号（继电器和指示灯）。 5.水位显示、参数设置、报警指示灯都由远程电脑客户端完成。 优缺点分析：
实验三水箱液位的测量 一、实验目的 1．通过实验掌握水箱液位的测量方法。 2．掌握压力变送器的输入输出的关系。 ３．掌握变送器的接线关系。 二、实验设备
三、实验接线 １．测量原理 ｇｈ，压力变送器的输出信号与液位高度成正比。 压力变送器的压力＝ρ １ 压力变送器：三个压力变送器分别用来对上、中、下三个水箱的液位进行检测，其量程为0～5KPａ，精度为0.5级。输出：4～20mADC。变送器的接线已在过程控制实验台面板内部接好，把数字万用表置于直流毫安２０ｍＡ挡，表笔接入压力信号Y3+和Y3－两端，测
量其输出电流值。 四、实验内容 １．合上空气开关，合上总电源开关，开启水泵开关。 ２．关闭水池３的排水阀，使水池３的水位升到最高点，测量此时的液位高度（ｃｍ）及压力变送器的输出（ｍA） ３．调节排水阀的开度，分别测出液位高度为15、12、9、6、3附近的压力变送器的输出值，并填入下表。
实验三 水箱水流量的的测量 一、 实验目的 １．通过实验掌握涡轮流量计输入输出的关系 ２．通过实验了解管道的阻力与流量的关系 二、实验的原理图 涡轮流量变送器：变送器分别用来测量水路的水的流量，其量程为0～1.2ｍ3/ｈ，精度为0.5级。输出：4～20mADC 。变送器的接线已在过程控制实验台面板内部接好，把数字万用表置于直流毫安２０ｍＡ挡，表笔接入流量信号L3+和L3－两端，测量其输出电流值。
四、实验内容 1.合上空气开关，合上总电源开关，开启水泵开关。 2.水路中所有阀门开到最大，测量此时的涡轮流量计的流量值及涡轮变送器的输出（ｍA） ３.关闭阀２，测出涡轮流量计的流量值及流量变送器的输出值，并填入下表。４．关小电动调节阀分别作出３个点的流量值及流量变送器的输出值，并填入下表。
《传感器与检测技术项目教程》 统一书号：ISBN 978-7-111-48817-0 课程配套网站：https://www.doczj.com/doc/c412357161.html, 或https://www.doczj.com/doc/c412357161.html, 2015年2月第1版 （主编：梁森、黄杭美、王明霄、王侃夫） 模块七液位检测 思考与练习题解题分析参考 （填空中的红色文字并不等于就是答案， 只是给出了怎样选择A、B、C、D中正确的一个答案的分析方法）6-1 单项选择题 1）汽、液界面的高度称为___液___，汽、固界面的高度称为__料____。 A．料位B．电位C．气位D．液位 2）可以在高温、高压等恶劣环境中工作，测量结果不受温度影响，但需要进行射线防护的是___有危险的___。 A．投入式液位计B．电接点式液位计 C．雷达式液位计D．核辐射式液位计 3）与差压式液位计比较，伺服式液位计的测量速度___平衡过程较慢___。 A．较快B．较慢C．一样D．无法比较 4）能够用于连续测量液位的是___模拟信号的___。 A．电容接近开关B．电接点液位计C．液位开关D．差压式液位计 5）若液位变送器的输出为4~20mA标准信号，测得输出电流为12mA，则被测液位是满量程的___一半___。 A．1/12 B．1/2 C．0.6 D．3倍 6）被测容器中的液体密度增加，压力式液位计的测量结果就___压力变大___。 A．减小B．增大C．不变D．无法判断 7）若单取压管压力式液位计的安装高度低于最低水位，就____有更大高度的液体压到膜盒的正侧膜片上__。 A．存在负迁移B．存在正迁移C．存在正、负迁移D．不存在迁移 8）双隔离法兰差压式液位变送器的正、负毛细引压管中充填有硅油，若负取压法兰的安装高度等于最低液位，就__毛细引压管中的硅油也会产生附加的压力____。 A．存在负迁移B．存在正迁移C．存在正、负迁移D．不存在迁移 9）若双隔离法兰差压式液位变送器已经完成迁移调校，再将该变送器往上移动1m，则___已经迁移过了，上移后，正毛细引压管的负压减小，但负毛细引压管的负压也是减小的，互相抵消___。 A．负迁移减小B．正迁移减小C．迁移量不变D．正、负迁移量均减小10）若对差压式液位变送器进行迁移调校，则___灵敏度不会变化___。 A．灵敏度变化B．零位变化C．灵敏度和零位同时向相同的方向变化D．都不变 11）超声波探头的发射频率越高，指向角就___越像光波___。 A．越大B．越小C．不变D．等于零
20余种液位测量方法分析 任开春，涂亚庆 （后勤工程学院，重庆400016） ［摘要］该文对磁致伸缩法、核辐射法、光纤传感器法和雷达法等20余种液位测量方法进行了分类归纳，并对各自的原理、特点等进行了较系统的比较分析。 ［关键词］液位；测量方法；分析 物位包括液位和料位两类。液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量，用于液位的上、下限报警等。连续液位测量是对液位连续地进行测量，它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域，具有非常重要的意义。文中对20余种连续液位测量方法进行比较分析。 1 玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工检尺法 玻璃管法：该方法利用连通器原理工作，如图1—1所示［1］。图中1－被测容器；2－玻璃管；3－指示标度尺；4、5－阀；6、7－连通管。液位直接从指示标度尺读出。 玻璃板法：玻璃板可通过连通器安装，也可在容器壁上开孔安装，并可串联几段玻璃板以增大量程。液位数值直接从玻璃板刻度尺读出。 双色水位计法：该方法利用光学原理，使水显示绿色，而使水蒸汽显示红色，从而指示出水位［2］。 人工检尺法：该方法用于测量油罐液位。测量时，测量员把量油尺投入油品中，并在尺砣与罐底接触时提起量油尺。根据量油尺上的油品痕迹，读出油面高度；根据量油尺末端试水膏颜色的变化确定水垫层的高度，从而确定油高和水高［3］。 以上4种方法都是人工测量方法，具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点。
2 吹气法、差压法、HTG法 吹气法：该方法的工作原理如图2—1所示［4］。图中，1－过滤器；2－减压阀；3－节流元件；4－转子流量计；5－变送器。因吹气管内压力近似等于液柱的静压力，故P＝ρgH 式中，ρ－液体密度；H－液位。故由静压力P即可测量液位H。吹气法适用于测量腐蚀性强、有悬浊物的液体，主要应用在测量精度要求不高的场合。 差压法：该方法的工作原理如图2-2所示[4]。图中，1、2-阀门；3-差压变送器。对于开口容器或常压容器，阀门1及气相引压管道可以省掉。压力差与液位的关系为ΔP＝P2－P1＝ρgH 式中：ΔP－变送器正、负压室压力差；P2、P1－引压管压力；H－液位。差压变送器将压力差变换为4～20 mA的直流信号。如果压力处于测量范围下限时对应的输出信号大于或小于4 mA，则都需要采用调整迁移弹簧等零点迁移技术，使之等于4 mA。 HTG法：该方法应用于油罐差压液位测量中，如图2—3所示。图中：P1、P2、P3－高精度压力传感器；RTD－温度检测元件；HIU－接口单元。P1位于罐底附近的罐壳处，P2比P1高8英尺，P3位于罐顶附近的罐壳处。对于常压
检测技术与仪器实验设计报告
目录 1.液位测量方法简洁 (1) 1.1 类型 (1) 1.2 液位计 (2) 2.液位测量系统设计 (5) 2.1 液位测量原理 (5) 2.2 测量系统结构 (7) 2.3 误差分析 (7) 3.结论 (8) 4.参考文献 (9)
【摘要】 综合运用单片机与自动检测技术，设计一套自动精确的液位测量系统，要求测量范围为0~2000mm，系统测量精度为0.1%，同时能利用单片机加以控制，减小误差。 【关键字】液位测量，单片机，超声波 1．液位测量方法简介 1.1按其工作原理可分为下列几种类型： ①静压式：根据流体静力学原理，静止介质内某一点的静压力与介质上方自由空间压力之差与该点上方的介质高度成正比，因此可根据差压来检测液位。 ②浮力式：利用漂浮于液面上浮子随液面变化位置，或者部分浸没于液体中物体的浮力随液位变化来检测液位。 ③声学式：利用超声波在介质中的传播速度或在不同相界面之间的反射特性来检测液位。 ④电气式：把敏感元件做成一定形状的电极置于被测介质中，则电极之间的电气参数，如电阻，电容等，随液位的变化而变化。 ⑤射线式：放射性同位素所放出的射线（如β射线，γ射线等）穿过被测介质事，其辐射能量因吸收作用而减弱，能量将衰减，其衰减程度与液位有关。 ⑥微波式：由于微波属于电磁波，在一定条件下，传播速度是一定的，因此可以利用测量微波从传感器传播至物料表面并返回到传感器所用的时间来实现液位的测量。 ⑦磁致伸缩式：利用磁致伸缩的效应实现液位的测量。 除此之外还有光学法，重锤法等。在液位检测中，尽管各种检测方法所用的技术各不相同，但可把它们归纳为以下几个检测原理。 ①基于力学原理敏感元件所受到的力（压力）的大小与液位成正比，它包括静压式，浮力式和重锤式液位检测等。 ②基于相对变化原理当液位变化时，液位与容器底部或顶部的距离发生改变，通过测量距离的相对变化可获得液位的信息。这种检测原理包括声学法，微波法，和光学法等。 ③基于某强度性物理量随液位的升高而增加原理例如对射线的吸收强度，电容器的电容量等。
20余种液位测量方法分析比较 作者：发布时间：2008-9-5 22:31:21 阅读次数：3345物位包括液位和料位两类。液位又包括液位信号器和连续液位测量两种。液位信号器是对几个固定位置的液位进行测量，用于液位的上、下限报警等。连续液位测量是对液位连续地进行测量，它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域，具有非常重要的意义。文中对20余种连续液位测量方法进行比较分析。 1、玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工检尺法 玻璃管法：该方法利用连通器原理工作，如图1—1所示［1］。图中1－被测容器；2－玻璃管；3－指示标度尺；4、5－阀；6、7－连通管。液位直接从指示标度尺读出。 玻璃板法：玻璃板可通过连通器安装，也可在容器壁上开孔安装，并可串联几段玻璃板以增大量程。液位数值直接从玻璃板刻度尺读出。 双色水位计法：该方法利用光学原理，使水显示绿色，而使水蒸汽显示红色，从而指示出水位［2］。 人工检尺法：该方法用于测量油罐液位。测量时，测量员把量油尺投入油品中，并在尺砣与罐底接触时提起量油尺。根据量油尺上的油品痕迹，读出油面高度；根据量油尺末端试水膏颜色的变化确定水垫层的高度，从而确定油高和水高［3］。 以上4种方法都是人工测量方法，具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点。 2、吹气法、差压法、HTG法 吹气法：该方法的工作原理如图2—1所示［4］。图中，1－过滤器；2－减
压阀；3－节流元件；4－转子流量计；5－变送器。因吹气管内压力近似等于液柱的静压力，故P＝ρgH 式中，ρ－液体密度；H－液位。故由静压力P即可测量液位H。吹气法适用于测量腐蚀性强、有悬浊物的液体，主要应用在测量精度要求不高的场合。 差压法：该方法的工作原理如图2-2所示[4]。图中，1、2-阀门；3-差压变送器。对于开口容器或常压容器，阀门1及气相引压管道可以省掉。压力差与液位的关系为ΔP＝P2－P1＝ρgH 式中：ΔP－变送器正、负压室压力差；P2、P1－引压管压力；H－液位。差压变送器将压力差变换为4～20 mA的直流信号。如果压力处于测量范围下限时对应的输出信号大于或小于4 mA，则都需要采用调整迁移弹簧等零点迁移技术，使之等于4 mA。
油罐不同液位测量方法的选用 摘要：介绍了目前常用的油罐液位测量方法，对其优缺点分别进行了介绍，并对油罐测量方法的发展趋势进行了展望，提出了选择油罐液位测量方法的原则。 关键词：油罐液位测量方法选用 随着石油工业的发展，油罐液位的测量已成为当今工业测量中极其重要的内容。同前常用的油罐液位测量方法主要有：人工检尺、浮体式液位测量仪表、伺服式液位测量仪表、磁致伸缩液位仪、差压式液位测量仪表、超声波液位测量仪表、雷达液位仪、光纤液位测量仪表等。本文对其分别进行介绍，并通过不同液位测量方法的对比，对如何正确选择油罐液位测量方法提出指导性建议。 1.不同油罐液位测量方法及其比较 1.1人工检尺 该方法通过有经验的工人利用油尺对油罐液位高度进行测量，检尺工具为下悬铜质尺锤的钢卷尺，依靠人力上罐顶在量油孔下入钢卷尺，读出检尺高度、空尺高度和浸油高度从而得出油罐液位。计算方法为油面高度=检尺高度－空尺高度+浸油高度。 优点：因该方法投资最少，测量结果可信度高，现仍在一些小型油罐上作为液位测量的方法，或作为对其它测量方法的比较、校准时使用。 缺点：人工检尺方法原始而又繁琐，人为因素影响大，精度低，油罐内有毒有害气体对操作工身体造成很大危害，高含硫化氢的原油储罐甚至可能导致操作人员瞬间窒息死亡，且无法对液位进行不间断检测，很容易使液位上升，造成冒罐的事故。 为保证人身及设备安全，使用人工检尺方法的注意事项：
(1)上罐时，必须穿好防静电劳动保护用品和无铁钉劳保鞋执行上罐安全技术规范。 (2)上罐时要小心，动作要轻，使用防爆照明用具，并严禁在罐顶开关照明开关或用铁器敲打设备。 (3)六级以上大风天气禁止上罐量油。 (4)严禁多人同时上罐操作和在罐顶从事与工作无关的活动。 (5)量油过程中，人站在人风口的位置进行操作，系好安全带。 (6)量油尺应采用钢卷尺，尺锤为铜质材料，每半年检定一次。 (7)轻质油及原油罐动态油罐不应检尺，防止检尺时产生静电，导致爆炸、火灾事故的发生。 1.2浮体式液位测量仪表 浮体式测量仪表主要分为浮筒式、浮子式和浮球式等。浮体和某个测量机构相连，如重锤或内置若干个干簧继电器的不锈钢管，浮体的运动被重锤或对应位置上的干簧继电器转换为相应的液位。 浮筒法：该方法采用中间带孔的磁浮筒作为液位敏感元件，不锈钢套管从浮筒中间孔穿过，固定在罐顶和罐底之间。液位变化带动空心磁浮筒(内藏永久磁铁)沿套管上下移动，并吸引套管内的磁铁沿套管内壁上下移动，二次仪表根据磁铁的移动量计算出液位。 浮子法：该方法采用浮子作为液位测量元件，并驱动编码盘或编码带等显示装置，或连接电子变送器以便远距离传输测量信号。 浮球法：该方法利用杠杆原理工作，浮球跟随液位变化而绕转轴旋转，带动转轴上的指针转动，并与杠杆另一端的平衡重平衡，同时在刻度盘上指示出液位数值。浮球法有内浮球式和外浮球式两种。浮球法主要用于测量温度高、粘度大的液位，但量程较小。 浮体式液位测量仪表仅适用于清洁液体液面的连续测量与位式测量，不宜在脏污、粘性的以及在环境温度下冻结的液体中使用。因为有可动部件，机械可动部分的摩擦阻力也会影响测