外贴式超声波液位计及其他液位测量仪表测量原理及应用

  液位测量作为工业生产中的重要的工作参数，其与温度，压力，流量堪称工业四大工作参数。科技发展到今天，产生了无数种的液位测量方法，从古老的标尺，发展到现代的超声波，雷达测量仪。液位的测量技术也经历了质的飞跃。下面就介绍比较常见的工业液位测量仪表。

一、外贴式超声波液位计

目前被普遍认可的非接触式测量方式：外贴式超声波液位计
测量原理：利用非接触式超声波。
特点：不开孔，罐外连续测量，属完全非接触测量，容器内压力无限制，可测易燃易爆、强腐蚀性、剧毒和高清洁度、自聚等介质。安装简便，无须动火，无须停产。

外贴式超声波液位计简介

<!--[if !supportLists]-->1.<!--[endif]-->概述

外贴式超声波液位计采用了传感器外贴、与被测液体非接触的测量方式，是液位测量史上的一项重大革新。可在罐外连续测量液位，对罐体不开孔、安装可不停产，特别适合老产品的更新换代。外贴式超声波液位计特别适合密闭容器内的各种有毒物质﹑强酸﹑强碱及各种纯净液体（液化气、液氯、液氨、丙烯、氯乙烯、二甲醚、丁二烯、氢氟酸等）的液位进行非接触式测量，仪表采用隔爆设计，可在需要防爆的场合应用。

<!--[if !supportLists]-->2.<!--[endif]-->工作原理

外贴式超声波液位计采用了雷达的回波测距原理，克服了储罐壁对超声波信号的影响，采用先进的数字信号处理技术，可真正实现非接触、高的测量罐内的液位。液位计可输出4～20mA 标准信号或通过 RS-485 接口将测量结果输出至上位计算机（或二次表）满足系统的自动化控制。

3.特点

● 非接触式测量：工业仪表中理想的测量方式
● 高、反应灵敏
● 适用面很广：可用于有剧毒的、强腐蚀性的、高压力的、各种复杂工况、以及爆炸性气体环境下的各种液体介质测量
● 安装方便、操作简单
● 安装可不停产、不清罐、不动火
● 仪表不需要定期标定
● 仪表工作可靠、性能稳定
● 仪表不需要使用方维修、免维护
● 使用寿命长
● 智能型、电子仪表
● 抗干扰能力强

　二、　磁翻板液位计

　　众所周知，液体具有流动性，地球对这个地球上的液体具有吸引力（重力），和压强的原理，连通器原理应运而生，磁翻板就是根据连通器的原理制作而成。磁翻板液位结构基于旁通管原理，主导管内的液位和容器设备内的液位高度一致，根据阿基米德定理，磁性浮子在液体中产生的浮力和重力平衡浮子浮在液面上，当被测容器中的液位升降时，液位计主导管中的转浮子也随之升降浮子内的磁钢通过磁耦台驱动指示器内的红白翻柱翻1 80°，当液位上升时翻柱由白色转为红色当液位下降时羽柱由红色转为白色指示器的红，白界位处为容器内介质液位的实际高度从而实现液位的指示。 

　　磁翻板液位计主要技术参数： 　

　　正常工作条件： 　

　　环境温度：-20～80℃； 　　

　　相对湿度：5%～100%（包括直接湿）； 　

　　环境压力：86kPa～108 kPa； 　　

　　测量范围：0～12米（超过6m时，使用法兰连接 ）；

　　显示：±10mm； 　　

　　介质压力：1.0、2.5、4.0、6.4、10.0、16.0MPa； 　

　　介质温度：-120～450℃（类型可选）；　

　　介质密度：≥.0.5g/cm3； 　　

　　介质粘度：≤0.05Pa·S； 　

　　接液材质：不锈钢304、不锈钢316、 Ti等； 　

　　过程连接：按用户所需，有多种选择；

三、　　磁致伸缩液位计

　　磁致伸缩液位传感器的结构部分由不锈钢管（测杆）、磁致伸缩线（波导丝）、可移动浮子（内有磁铁）等部分组成。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。在传感器测杆外配有一浮子，浮子沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组磁环。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。通过测量发射脉冲电流与扭转波的时间差可以地确定浮子所在的位置，即是液面的位置。

四、　干簧式液位计

　　干黄液位计传感器的主导管内装有一组干簧管和精密电阻．当管外磁性浮子随液位上下变化时．主导管内位于液面处的干簧依次接通使传感器的电阻值发生变化接线盒内的转换电路模块将其阻值转换成4-20mA电流输出。

五、　雷达液位计

　　雷达液位计采用发射—反射—接收的工作模式。雷达液位计的天线发射出电磁波，这些波经被测对象表面反射后，再被天线接收，电磁波从发射到接收的时间与到液面的距离成正比，关系式如下： 　　

　　D=CT/2 　　

　　式中 D——雷达液位计到液面的距离 　

　　C——光速 　　

　　T——电磁波运行时间 　

　　雷达液位计记录脉冲波经历的时间，而电磁波的传输速度为常数，则可算出液面到雷达天线的距离，从而知道液面的液位。 　　

　　在实际运用中，雷达液位计有两种方式即调频连续波式和脉冲波式。采用调频连续波技术的液位计，功耗大，须采用四线制，电子电路复杂。而采用雷达脉冲波技术的液位计，功耗低，可用二线制的24V DC供电，容易实现本质安全，度高，适用范围更广。 　

　　VEGAPULS雷达液位计采用脉冲微波技术，其天线系统发射出频率为6.3GHz、持续时间为0.8ns的脉冲波束，接着暂停278ns，在脉冲发射暂停期间，天线系统将作为接收器，接收反射波，同时进行回波图像数据处理，给出指示和电信号。

　六、　超声波液位计

　　探头部分发射出超声波，然后被液面反射，探头部分再接收，探头到液（物）面的距离和超声波经过的时间成比例: 　　

　　距离 [m] = 时间×声速/2 [m] 　

　　声速的温度补偿公式: 　　

　　环境声速= 331.5 + 0.6×温度

七、　　压力式液位计

　　静压式液位计变送器是通过测量液体高度而产生的静压力来测定液体液位的。当把液位变送器的传感器部分投入到液体介质中时，传感器把液体的静压转换为电压信号，该电压信号经放大后转化成相应的液位高度，再经过液位计自带的模块转换成4~20mADC标准电流信号输出。

八、　　电容式液位计

　　射频电容式液位变送器依据电容感应原理，当被测介质浸汲测量电极的高度变化时，引起其电容变化。它可将各种物位、液位介质高度的变化转换成标准电流信号，远传至操作控制室供二次仪表或计算机装置进行集中显示、报警或自动控制。其良好的结构及安装方式可适用于高温、高压、强腐蚀，易结晶，防堵塞，防冷冻及固体粉状、粒状物料。

九、　　射频导纳式液位计

　　射频导纳是一种从电容式发展起来的物位控制技术，是电容式物位技术的升级。所谓射频导纳，导纳的含义为电学中阻抗的倒数，它由电阻性成分、电容性成分、感性成分综合而成，而射频即高频液位计无线电波谱，所以射频导纳可以理解为用高频无线电波测量导纳。仪表工作时，仪表的传感器与灌壁及被测介质形成导纳值，物位变化时，导纳值相应变化，电路单元将测量导纳值转换成物位信号输出，实现物位测量。