隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)等的應(yīng)用和研究,液位測量儀表當(dāng)前主要有三個(gè)研制方向:接觸測量方式的液位儀表、非接觸測量方式的液位儀表和小型液位開關(guān)。
1.接觸式液位儀表
接觸式液位儀表主要有:鋼帶浮子式液位計(jì)、磁致伸縮型液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)、伺服式液位計(jì)、靜壓式液位計(jì)等。它們的共同點(diǎn)是測量的感應(yīng)元件與被測液體接觸,即都存在著與被測液體相接觸的測量部件且多數(shù)帶有可動(dòng)部件。因此存在一定的磨損且容易被液體沾污或粘住,尤其是桿式結(jié)構(gòu)裝置,還需有較大的安裝空間,不方便安裝和檢修。
鋼帶浮子式液位計(jì):鋼帶浮子式液位計(jì)采用大而重的浮子作為液位測量元件,浮子受浮力浮在介質(zhì)表面,通過變速齒輪到有刻度的鋼帶上讀出液位值,液位上升或下降破了力平衡后,浮子也跟隨上升下降,帶動(dòng)鋼帶運(yùn)行,驅(qū)動(dòng)編碼盤或編碼帶等顯示裝置。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.1所示。這類裝置的靜態(tài)測量誤差一般約為±2mm。
磁致伸縮型液位計(jì):磁致伸縮型液位計(jì)也是以浮子來標(biāo)定液面高度,和鋼帶浮子液位計(jì)的區(qū)別則在于,磁致伸縮式液位計(jì)是以磁致伸縮線上的磁場和浮子內(nèi)磁場產(chǎn)生的應(yīng)力脈沖,按照脈沖的傳播時(shí)間來計(jì)算液面位置、確定液面變化的。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.2所示。磁致伸縮型液位計(jì)的精度要高于鋼帶浮子式液位計(jì),可以達(dá)到1mm的水平,并可測量油水分界面。
磁翻板液位計(jì):液位計(jì)以磁性浮子為測量元件,浮子在測量管內(nèi)隨液位變化而上、下浮動(dòng),通過磁耦合作用,驅(qū)動(dòng)指示器內(nèi)紅、藍(lán)指示管翻轉(zhuǎn)180°。液位上升時(shí),指示管由藍(lán)色轉(zhuǎn)為紅色;下降時(shí),由紅色轉(zhuǎn)為藍(lán)色,從而實(shí)現(xiàn)液位的雙色顯示。液位計(jì)應(yīng)用連通管原理,保證被測容器與測量管體間的液位相等,以達(dá)到實(shí)時(shí)顯示液位的數(shù)值的目的。
伺服式液位計(jì):伺服式液位計(jì)基于浮力平衡的原理,由微伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)體積較小的浮子,能精確地測出液位等參數(shù),浮子用測量鋼絲懸掛在儀表外殼內(nèi),而測量鋼絲纏繞在精密加工過的外輪鼓上;外磁鐵被固定在外輪鼓內(nèi),并與固定在內(nèi)輪鼓的內(nèi)磁鐵耦合在一起。伺服式液位計(jì)系統(tǒng)示意圖見圖1.4。由于其屬于機(jī)械測量裝置,存在機(jī)械磨損和阻尼,因此需要定期維修和重新定標(biāo)且安裝困難。
靜壓式液位計(jì):已知在均勻液體中的壓強(qiáng)P和高度h成正比,因此可以測量液體底部的壓力來計(jì)算的液位高度,靜壓式液位計(jì)就是基于這種測量原理(P=ρgh )。由于其受介質(zhì)密度和溫度影響很大,所以常常精度比較差,而為消除這些影響,需要很多其他測試儀表,而搭建一套完善的靜壓測量系統(tǒng)價(jià)格很高。