對于導電性液體用電導式液位傳感器更為簡單易行,，尤其是輸出開關(guān)旨號的位式傳感 器,，其準確度和可靠性都較高,。此處所說導電性液體除各種液態(tài)金屬及酸,、堿,、鹽溶液外,， 也包括一般工業(yè)生產(chǎn)中的非純水,，例如高中壓鍋爐里的水,，其電阻率約為十分之幾到幾十歐.米,，其導電性足以引起傳感器輸出變化。

為了防止極化腐蝕影響電極壽命,，電導式所用電源一般都是交流電源,，頻率不宜太高， 以免受電感電容作用的影響,。電感式液位計則依靠被測液體內(nèi)的渦流反映液位,，也必須使用 交流電源。

1.電接點液位傳感器

圖3-lOla為zui簡單的位式傳感器原理,。在容器上方垂直伸入適當長度的導體電極,，若 容器本身是導電的，則電極A與器壁C構(gòu)成的電路通斷與否取決于液位的高低,。若容器是 絕緣的,，可用電極B代替C。

同理,，對于導電容器,，長短不一的電極A和B可用于液位上下限報警。若分別裝有長 度不等的多根電極,，則可分段顯示液位值,。

電極也可用帶重錘的鋼絲繩代替。

這種傳感器雖然簡單,，但在高溫高壓鍋爐上應用時必須由耐熱而強度較高的絕緣材料制 成,，還要能承受高溫爐水的腐蝕。一般在高壓鍋爐上用氧化鋁陶瓷絕緣,，并且用可伐合金 (由鐵,、鈷,、鎳構(gòu)成的合金，其熱膨脹系數(shù)與氧化鋁陶瓷相近）密封,，制成的電極,。 此外，這種電接點式也可用于導電粉粒體的料位測量,。

2.簡易連續(xù)指示液位計

如果液體的電阻率已知,，且為恒定值，也可將電極制成同心套筒狀,，如圖3-101b所示,。

這樣就可根據(jù)電極A、B間的阻值連續(xù)反映液位,。

若液體導電性強,，可采用圖3-lOlc所示方式。圖中左 側(cè)為分段電阻法,，使A,、B間的阻值近似反比于液位；右 側(cè)為氖燈顯示法,，液位越高發(fā)光的氖燈越多,。

需要注意的是，液體的電阻應遠小于器壁漏電阻,。

3. 電感式液位傳感器

在平面螺旋（蚊香形）線圈內(nèi)通以交流電，當導電液 體表面接近線圈時,，液體出現(xiàn)渦流將使線圈的電感量改 變,。若線圈與電容并聯(lián)，并聯(lián)回路的諧振頻率會有明顯變 化,，利用這一原理可構(gòu)成液位開關(guān),，但不適合連續(xù)測液位 值。

圖3-102是根據(jù)線圈感抗連續(xù)測量導電液體液位的一 種方法,。用連通管1將被測導電液體引至容器2,，此容器中央有鐵心3穿過，鐵心上繞有線圈4,。交流電流通過線圈時有感抗作用,，容器內(nèi)無導電液 體時感抗zui大。液位升高渦流加大’相當于變壓器二次側(cè)接近短路,，這時一次側(cè)感抗就越來 越小,，一次側(cè)電流逐漸加大。只需在線圈上通以電壓和頻率恒定的交流電,，便可根據(jù)電流的 大小判斷液位,。

必須指出,，容器壁應為絕緣材料，否則器壁的短路作用將使靈敏度下降,。

超聲式物位計

1.基本原理

聲波可以在氣體,、液體、固體中傳播,，并具有一定的傳播速度,。聲波在穿過介質(zhì)時會被 吸收而產(chǎn)生衰減，氣體吸收zui強衰減zui大,，液體次之,，固體吸收zui少衰減zui小。聲波在穿過 不同介質(zhì)的分界面時會產(chǎn)生反射,，反射波的強弱決定于分界面兩邊介質(zhì)的聲阻抗,，兩種介質(zhì) 的聲阻抗差別越大，反射波越強,。聲阻抗即為介質(zhì)的密度與聲速的乘積,。所謂超聲波一般是 指頻率高于可聽頻率極限（20kHz以上頻段）的彈性振動，這種振動以波動的形式在介質(zhì)中 的傳播過程就形成超聲波,。根據(jù)聲波從發(fā)射至接收到反射回波的時間間隔與物位高度之間的 關(guān)系,，就可以進行物位的測量。

應用超聲波進行物位測量,，首先要解決的問題是如何發(fā)射和接收超聲波,，這通常由超聲 波換能器來實現(xiàn)。目前應用zui廣泛的是壓電式超聲波換能器,。壓電式換能器產(chǎn)生超聲波是基 于某些晶體的壓電效應及其可逆性能,。

超聲波類似于光波，具有反射,、透射和折射的性質(zhì),。當超聲波入射到兩種不同介質(zhì)的分 界面上時會發(fā)生反射、折射和透射現(xiàn)象,，這就是應用超聲技術(shù)測量物位zui常用的一個物理特 性,。超聲技術(shù)應用于物位測量中的另一特性是超聲波在介質(zhì)中傳播時的聲學特性（如聲速、 聲衰減,、聲阻抗等）,。

當聲波從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播時，在兩種密度不同,、聲速不同的介質(zhì)分界面上,， 傳播方向便發(fā)生改變。即一部分被反射（反射角=入射角）；一部分折射到相鄰介質(zhì)內(nèi),。如果兩種介質(zhì)的密度相差懸殊,，則聲波幾乎全部被反射。$此,， 可以根據(jù)聲波從發(fā)射至接收到反射回波的時間間隔與物位高度 之間的關(guān)系,，即可測得物位高度。

基本測量原理如圖3-103所示,，

設超聲探頭至物位的垂直 距離為丑,，由發(fā)射到接收所經(jīng)歷的時間為I超聲波在介質(zhì)中傳 播的速度為〃，則存在如下關(guān)系

對于一定的介質(zhì)〃是巳知的,，因此,，只要測得時間《即可 確定距離丹，即得知被測物位高度,。

2.測量方法

實際應用中可以采用多種方法,。根據(jù)傳聲介質(zhì)的不同，有氣介式,、液介式和固介式,；根 晤探頭的工作方式，又有自發(fā)自收的單探頭方式和收,、發(fā)分開的雙探頭方式,。它們相互組合 就可得到不同的測量方法。

圖3-104是超聲波測量液位的幾種基本方法,。

圖3-104a是液介式測量方法,，探頭固定安裝在液體中zui低液位處，探頭發(fā)出的超聲脈沖在液體中由探頭傳至液面,，反射后再從液面返回到同一探頭而被接收,。液位高度與從發(fā)到 收所用時間之間的關(guān)系仍可用式（3-139)來表示。

圖3-104b是氣介式測量方法,，探頭安裝在zui高液位之上的氣體中,，式（3-139)仍然完 全適用,，只是〃代表氣體中的聲速,。

圖3-104c是固介式測量方法，將一根傳聲的固體棒或管插入液體中,，上端要高出zui高 液位,，探頭安裝在傳聲固體的上端，式（3-139)仍然適用,，但〃代表固體中的聲速,。

圖3-104d~f是一發(fā)一收雙探頭方式。圖3-104d是雙探頭液介式方式，由圖可見,，若兩 探頭中心間距為2a,，聲波從探頭到液位的斜向路徑為5，探頭至液位的垂直高度為過,，則有

圖3-104e是雙探頭氣介式方式,，只要將〃理解為氣體中的聲速，則上面關(guān)于雙探頭液 介式的計算方法*可以適用,。

圖3-104f是雙探頭固介式方式,，它需要采用兩根傳聲固體，超聲波從發(fā)射探頭經(jīng)* 根固體傳至液面,，再在液體中將聲波傳至第二根固體,，然后沿第二根固體傳至接收探頭。超 聲波在固體中經(jīng)過2好距離所需的時間,，將比從發(fā)到收的時間略短,，所縮短的時間就是超聲 波在液體中經(jīng)過距離d所需的時間，所以有

式中,，t為固體中的聲速,；％為液體中的聲速；d為兩根傳聲固體之間的距離,。

當固體和液體中的聲速〃,、^已知，兩根傳聲固體之間的距離d固定時,，則可根據(jù)測得 的t求得H

圖3-104a~c屬于單探頭工作方式,，即該探頭發(fā)射脈沖聲波，經(jīng)傳播反射后再接收,。由于發(fā)射時脈沖需要延續(xù)一段時間,，故在該時間內(nèi)的回波和發(fā)射波不易區(qū)分，這段時間所對應 的距離稱測量盲區(qū)（大約在lm),。探頭安裝時高出zui高液面的距離應大于盲區(qū)距離,，這是 單探頭工作方式應注意的。圖3-104d?f屬于雙探頭工作方式,，由于接收與發(fā)射聲由兩探頭 獨立完成,，可以使盲區(qū)大為減小，這在某些安裝位置較小的特殊場合是很方便的,。

超聲波測量物位有許多優(yōu)點：它的探頭可以不與被測介質(zhì)接觸,，即可以做到非接觸測 量；可測范圍較廣,，只要分界面的聲阻抗不同,，液體、粉末、塊狀的物體均可測量,；安裝維 護方便,，而且不需安全防護；它不僅能夠定點連續(xù)測量物位,，而且能夠方便地提供遙測或遙 控所需的信號,。但缺點是探頭本身不能承受高溫，聲速受介質(zhì)溫度,、壓力影響,，有些介質(zhì)對 聲波吸收能力很強，此方法受到一定限制,。

物位儀表的選用與安裝注意事項

1. 差壓式液位計的選用注意事項

1) 液位（界面）測量,，宜選用差壓變送器。

2) 對于腐蝕性液體,、黏稠性液體,、熔融性液體、沉淀性液體等,，當采取灌隔離液,、吹 氣或沖液等措施時，亦可選用差壓變送器,。

3) 對于腐蝕性介質(zhì),、黏稠性液體、易氣化液體,、含懸浮物液體等,，宜選用平法蘭式差 壓變送器。

4) 對于易結(jié)晶的液體,、高黏度的液體,、結(jié)膠性液體、沉淀性液體等,，宜選用插人式法 蘭差壓變送器,。

5) 當被測對象有大量冷凝物或沉淀物析出時，宜選用雙法蘭式差壓變送器,。

6) 用差壓式儀表測量鍋爐汽包液位時,，應采用雙室平衡容器。

7) 測液位的差壓變送器宜帶有遷移機構(gòu),，其正,、負遷移量應在選擇儀表量程時確定,。

8) 對于正常工況下液體密度發(fā)生明顯變化介質(zhì),，不宜選用差壓式變送器。

2. 浮筒式液位計的選用注意事項

1) 在密度、操作壓力范圍比較寬的場合,，一般介質(zhì)的液位界面測量,，宜選用浮筒式液 位計，但在密度變化較大的場合,，不宜選用浮筒式液位計,。

2) 對于清潔液體，宜選用外浮筒式液位計,，并優(yōu)先采用“側(cè)-側(cè)”法蘭連接型,。

3) 對于黏稠、易凝固,、易結(jié)晶的介質(zhì),，宜選用內(nèi)浮筒式液位計，也可選用帶蒸汽夾套 式的外浮筒式液位計,。

4) 內(nèi)浮筒式液位計用于被測液體擾動較大的場合,，應加裝防擾動影響的平穩(wěn)套管。

5) 電動浮筒液位計用于被測液位波動頻繁的場合,，其輸出信號應加阻尼器,。

6) 電動浮筒液位計在被測介質(zhì)溫度高于200T時應帶有散熱片，溫度低于0T：時應帶 有延伸管,。

3. 浮子（球）式液位計的選用注意事項

1) 對于液位變化范圍大或含有顆粒雜質(zhì)的液體以及負壓系統(tǒng),，在下列場合可采用浮子 式液位計：①各類貯槽液位的連續(xù)測量和容積計量；②兩種液體的密度變化不大,，且比密度 差大于0. 2的界面測量,。

2) 對于黏度較大、溫度較高（不高于4501 ),、不宜引出的介質(zhì)（如減壓渣油,、潤滑 油等）的液位測量，宜選用內(nèi)浮子（球）液位計,。

3)對于臟污液體,，以及在環(huán)境溫度下易結(jié)晶、結(jié)凍的液體,，不宜采用浮子（球）式液 位計,。

4. 電容式液位計或射頻式液位計的選用注意事項

1) 腐蝕性液體、沉淀性流體以及其他工藝介質(zhì)的液位連續(xù)測量和位式測量,，可選用電 容式液位計或射頻式液位計,。

2) 用于界面測量時，兩種液體的電氣性能（介電常數(shù)等）必須符合產(chǎn)品的技術(shù)要求,。

3) 電容液位計或射頻式液位計應根據(jù)被測介質(zhì)的導電性能,、工藝容器的材質(zhì)等因素確定,。

4) 對于易黏附電極的導電液體，不宜采用電容式液位計,。

5) 電容式,、射頻式液位計易受電磁干擾的影響，應采取抗電磁干擾措施,。

6) 用于位式測量的電容液位計或射頻式液位計,，宜采用水平安裝型；用于連續(xù)測量的 電容液位計或射頻式液位計,，宜采用垂直安裝型,。

5. 超聲波式液位計的選用注意事項

1) 普通液位計難于測量的腐蝕性強、高黏性,、易燃性,、易揮發(fā)性及有毒液體的液位、 液-液分界面,、固-液分界面的連續(xù)測量和位式測量,，宜選用超聲波式液位計，但不宜用于液 位波動大的場合,。

2) 超聲波式物位計適用于能充分反射聲波且傳播聲波的介質(zhì)測量,，但不得用于真空場 合，不宜用于易揮發(fā),、含氣泡,、含懸浮物的液體和含固體顆粒物的液體。

3) 對于內(nèi)部存在影響聲波傳播的障礙物的工藝設備,，不宜采用超聲波式物位計,。

4) 對于連續(xù)測量液位的超聲波儀表，當被測液體溫度,、成分變化較顯著時,，應對聲波 的傳播速度的變化進行補償，以提高測量準確度,。

5) 對于檢測器和轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜,，應采取抗電磁干擾措施。

6) 超聲波物位計的型號,、結(jié)構(gòu)型式,、探頭的選用等，應根據(jù)被測介質(zhì)的特性等因素來 確定,。

6. 物位取源部件安裝注意事項

1) 物位取源部件的安裝位置應選在物位變化靈敏,，且不使檢測元器件受到物料沖擊的 地方,。

2) 內(nèi)浮筒液位計和浮球液位計采用導向管或其他導向裝置時,，導向管或?qū)蜓b置必須 垂直安裝,，并應保證導向管內(nèi)液流暢通,。

3) 安裝浮球式液位儀表的法蘭短管必須保證浮球能在全量程范圍內(nèi)自由活動。浮力式 液位計的安裝高度應符合設計文件規(guī)定,。

4) 浮筒液位計的安裝應使浮筒呈垂直狀態(tài)，處于浮筒中心正常操作液位或分界液位的局度,。

5) 使用差壓計或差壓變送器測量液位時,，儀表安裝高度不應高于下部取壓口。注意,， 使用吹氣法及利用低沸點液體汽化傳遞壓力的方法測量液位時,，不受此規(guī)定限制。

6) 雙法蘭式差壓變送器毛細管的敷設應有保護措施,，其彎曲半徑不應小于50mm,，周 圍溫度變化劇烈時應采取隔熱措施。