20余种液位测量方法分析比较

1、20多种液位测量方法的分析比较标高包括两个类别：标高和标高。液位包括液位信号仪和连续液位测量。液位信号仪测量多个固定位置的液位，用于液位的上下报警等。连续液位测量是液体水平的持续测量，广泛应用于石油、化学、食品加工等多个领域，具有十分重要的意义。本文对20多种连续液位测量方法进行了比较分析。1、玻璃管法、玻璃板法、双色水位法、人工测量法玻璃管方法：该方法使用连接器原理工作，如图1-1所示1。图1-测试的容器；2-玻璃管；3-指示器尺度；4，5-阀；6，7-连接的管道。级别直接从指示符刻度读取。玻璃板方法：玻璃板可以通过耦合器安装，也可以在容器墙上开一个孔，将多个玻璃板排成一列，以增加范围。液位

2、值直接从玻璃板刻度读取。双色水位计方法：该方法利用光学原理使水呈绿色，水蒸气呈红色，表示水位2。人工标尺法：该方法用于测量油罐水平。测量员在石油中投入计量杆，支架接触罐底部时举起计量杆。根据称重标尺上的油迹阅读油面高度。根据计量杆末端的试验水合物颜色变化，确定水垫的高度，确定油高和水高3。以上四种方法都具有测量简单、可靠性高、直观、成本低的优点。2、吹扫法、差压法、HTG法吹气方法：此方法的工作原理如图2-1所示4。图，1-过滤器；2-减压阀；3-节流元素；4-转子流量计；5-变送器。风口的压力几乎等于液体柱的静态压力，因此p= GH类型，-液体密度；H-标高。因此，液位h可通过静压p测量。吹

3、气法适用于腐蚀性强、有浑浊现象的液体的测量，主要用于测量准确度要求不高的情况。差压法：该方法的工作原理如图2-2所示4。图，1，2-阀；3-差压变送器。对于打开的容器或大气压容器，可以减少阀1和气相减压管。压力差与液面的关系为 p=p2-P1= GH类型： p-变送器正负压室压力差；P2，P1-压力管道压力；H-标高。差压变送器将压力差转换为4 20毫安的直流信号。压力处于测量范围下限时，如果相应的输出信号大于或小于4 mA，则需要零移动技术(例如置换弹簧)，以便其等于4 mA。HTG方法：该方法适用于罐差压水平测量，如图2-3所示。图：P1、P2、P3-高精度压力传感器；RTD -温度检测元

4、件；HIU -接口单元。P1位于坦克底部附近的坦克壳中，P2比P1高8英尺，P3位于坦克顶部附近的坦克壳中。对于大气压罐，可以存储压力传感器P3。压力传感器P1、p2和P3测量的压力分别为P1、P2和P3格式：g-油重量；sav-tank平均横截面积； av-压力传感器P1和P2之间的油平均密度；g是重力加速度。h是压力传感器P1和P2之间的距离。h是油的高度。H0是压力传感器P1的高度。RTD用于测量油温，以补偿测量值的温度。HTG测量系统价格低，但液位测量精度低，应安装在罐壁开口处。以上三种方法都是利用液体的压差来测量液体水平。3、浮子法、浮子法、浮子法、伺服法、沉头法浮子方法：使用浮子作

5、为液位测量元件，连接电子发射器，以便驱动码盘或码带等显示设备，或远距离传输测量信号。浮子方法：该方法采用中间带孔的磁悬浮气缸作为液体水平的敏感元件，如图3-1所示。不锈钢套管通过浮筒中间孔，固定在罐顶和罐底之间。由于液位变化，空心磁悬浮管(永磁内置)沿着套管上下移动，套管中的磁铁沿着套管内壁上下移动，第二次仪表根据磁铁的移动计算液位。浮子方法：该方法使用杠杆原理工作，如图3-2所示4。图：1-软驱；2-链接；3-轴，4-平衡重量；5杆。浮球根据液体水平的变化绕轴旋转，转动轴上的指针，与杠杆的另一端保持平衡，在拨片上显示液体水平值。浮子方法有内部浮子和外部浮子样式，如图3-2所示。浮子法主要用于

6、测量温度高、粘度大的液体水平，但范围较小。伺服：该方法采用波动积分电路，消除抖动，延长寿命，提高水准测量精度。最新的伺服液位测量仪在40米范围内提供了不到1 mm的高测量精度，通常具有测量密度分布和平均密度的功能。埋头孔方法：埋头孔的位置随着液体水平的变化而变化，但其变化量不等于液体水平变化量。图3-3a的4中，液体水平和浮子位置的关系如下：上图： h-液面变化；C-弹簧的弹性系数；A-埋头切割区域；液体密度； x-埋头位置变化量。通常，浮子位置变化量 x比水平变化量 h小得多。图3-3b为扭力管沉头方法的原理4，图：1-沉头；双杠杆；3扭矩管；4-芯棒；5-盘柜。水槽位置随着液体水平的变化而

7、变化，杠杆的作用改变了扭力管芯轴的扭转角度，二次仪表根据扭转角度的变化量计算液体水平。以上五种方法利用浮力原理工作。4、电容法、电阻法、电感法电容方法：如图4-1所示，用于测量非导电液体的电容方法4。图4-1中，电容由两个具有电池容量CH的同心圆柱板组成上： 1-实测液体的相对介电常数； 2-气相介质的相对介电常数；H-电容传感器浸入液体中的深度(m)；L-电容式传感器垂直高度(m)；R-内板圆柱底面半径(m)；R-外板圆柱底部半径(m)。r，r，l等都是固定值，所以可以用1，2，CH计算液晶h。图4-2是用于测量导电液体的电容法原理4，其公式略有推导。电容式液位计价格低廉，安装方便，也可用于

8、高温高压。但是电容器水平测量重复精度低，需要定期维修和重新校准，工作寿命不长。电阻法：该方法5特别适用于导电液体的测量，敏感元件具有电阻，电阻值随液体水平的变化而变化，因此，将电阻变化值传递给二次电路时，就会产生水平。侵蚀使用跟踪测量法测量水平，以液体水平上升为例，当液体水平上升时，拿起探针，将探针与液体完全分离，然后慢慢降低探针，找到液体水平，探针第一次与液体接触时的位置对应于液体水平。探针式的特点是测量精度高，控制电路复杂。电感方法：该方法5适用于导电液体的液位测量，特别是液体金属。电感方法的原理是，如果电平的变化导致电感元件的磁电感、互感或磁导率的变化传递到二次电路，则可以获得相应的电平

9、值。电感法在高频液位计中应用最广。该液位计通过频率调制信号通过RF电缆耦合到传输线传感器谐振电路，谐振电路的输出电压通过检测电路和RF电缆传递到低通滤波器，然后根据低通滤波器的输出电压控制调谐电路生成新的振荡频率，直到传感器谐振电路完全谐振状态，此时振荡频率对应于传感器的电感量，因此与液体水平相对应。以上三种方法均采用液位传感器电参数变化的方法测量液位。5、磁致伸缩方法、超声波方法、调制光学方法、微波方法磁致伸缩方法：该方法用于测量水箱水平，如图5-1所示6。图5-1中有油气接口和两个分别检测油水接口的浮子。每个父系里都保存着一组产生一定磁场的永磁体。测量时，液位计头部会发出沿波导向下传递的低

10、电流“门”脉冲。电流磁场与浮子磁场相遇时产生“返回”脉冲(也称为“波导失真”脉冲)。脉冲和返回脉冲之间的时间差对应于油水界面和油气界面的高度。磁致伸缩液位计安装方便，测量精度高，但液体密度变化和温度变化导致测量错误7，波波星沿波导管外的防护装置上下移动，容易卡上。超声波方法：转换器将电力脉冲转换为超声波，发射并反射液面，然后转换器将此超声波转换为电信号。超声波是机械波，传播衰减少，接口反射信号强，发射和接收电路简单，应用广泛。但是超声波的传播速度取决于介质的密度、浓度、温度、压力等因素，测量准确度很低。微波炉方法：微波炉通过天线(大部分具有口径天线和平面天线)发射，液体水平反射后由天线接收，然

11、后计算二次电路中信号的发送时间和不良水平。连续波雷达液位计的原理如图5-2所示，采用三角波频率调制形式，分析发射信号和接收信号混合后获得的差分信号，得到微波传输时间，计算出电平。微波速度几乎不受传播介质、温度、压力、液体介电常数的影响，但液体界面的波动、液体表面的泡沫、液体介质的介电常数对微波反射信号强度有很大影响。压力超过指定值，对液位测量精度有显着影响。对于介电常数小于指定值的液体，大多数雷达液位计需要波导管，但波导管的腐蚀、弯曲和倾斜会影响测量精度。例如，如果空高度h为20 m，刘涛波管和垂直方向倾斜角度超过0.573，则1级误差 h超过1 mm，从而表明倾斜角度(度)较低时 h满足。雷

12、达液位计特别适用于污染度高或粘度高的产品，例如沥青。雷达水平测量重复性高，不需要定期维修和再校准，测量精度高，但价格高，难以测量油水界面。调制光学与微波方法类似，不同之处在于它使用相位或频率调制光信号而不是微波信号。图5-3是lidar液位计原理图8。但是，光的信号要受到水蒸气或油蒸汽的影响，使用对液位波动敏感、污染可能性高的光学镜片。以上三种方法都是通过检测信号传播的时间来确定液位。如果将发送和接收信号的时间差设置为t，则空高度h=vt/2，v是波的传播速度。6、磁瓣法、振动法、核发射法、光纤传感器法磁瓣法原理图6-1a所示的1，1-瓣显示组件；2-浮子；3-连接的管道组件；4-曹征螺丝；5

13、-弹出插头。浮子配有随液位变化上下移动的永磁组，通过磁耦合作用驱动翻转座组件。当水平上升时，磁性皮瓣的红色面朝外。液晶下降时，白色面朝外。因此，您可以根据活动挂图的颜色来确定级别。浮子内部磁体和磁瓣磁结构如图6-1b所示，5各瓣之间的距离为10 mm。可以使用多个磁性皮瓣装置扩大范围。振动方法的原理如图6-2所示9。振动液位计由导轨、测试架、锤、振动传感器、伺服机构等组成。伺服机构控制振动锤上下振动，此后的自由振动由FET转换后最大功率下获得频率的振动传感器检测，最后通过空罐中固有频率/水平关系获得水平。这种液位测量方法的工作寿命不是很长，需要定期维修和重新校准，安装也很复杂。辐射法：放射性同

14、位素在衰变过程中释放辐射，通常有、和伽马射线。其中伽马射线透射力强，射程远，广泛用于核辐射水平的测量。实验证明，物质通过前后伽马射线强度发生变化，符合以下关系5上图：j0-穿过材料之前的强度；J-物质渗透后的强度；物质对-射线的衰减特性；D-材料的厚度。核辐射料位计由放射源、探测器和处理电路组成。辐射源大多使用钴-60或铯-137。探测器有电离室、记忆管、闪烁计数器等多种，其作用是检测光线穿透物质后的强度。核辐射液位计安装在非接触式上，如图6-3所示。图6-3a点放射源，使用检测仪，低于测量范围；图6-3b点放射源，使用线性探测器，扩大测量范围；图6-3c使用具有最大测量范围的线性辐射源、探测器。除了射线，中子射线还可用于测量液面。中子的穿透力比伽马射线强10倍以上，能穿透墙厚9英寸的钢容器10。辐射水平可以满足安装方便、测量精度大的油罐测量的需要，并有一定的应用实例。光纤传感方法：文献11