對(duì)于導(dǎo)電性液體用電導(dǎo)式液位傳感器更為簡(jiǎn)單易行，尤其是輸出開關(guān)旨號(hào)的位式傳感 器，其準(zhǔn)確度和可靠性都較高。此處所說導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(jì)則依靠被測(cè)液體內(nèi)的渦流反映液位，也必須使用 交流電源。

1.電接點(diǎn)液位傳感器

圖3-lOla為zui簡(jiǎn)單的位式傳感器原理。在容器上方垂直伸入適當(dāng)長(zhǎng)度的導(dǎo)體電極，若 容器本身是導(dǎo)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(duì)于導(dǎo)電容器，長(zhǎng)短不一的電極A和B可用于液位上下限報(bào)警。若分別裝有長(zhǎng) 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(jiǎn)單，但在高溫高壓鍋爐上應(yīng)用時(shí)必須由耐熱而強(qiáng)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(diǎn)式也可用于導(dǎo)電粉粒體的料位測(cè)量。

2.簡(jiǎn)易連續(xù)指示液位計(jì)

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(dǎo)電性強(qiáng)，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(yīng)遠(yuǎn)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(dāng)導(dǎo)電液 體表面接近線圈時(shí)，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(huì)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(cè)液位 值。

圖3-102是根據(jù)線圈感抗連續(xù)測(cè)量導(dǎo)電液體液位的一 種方法。用連通管1將被測(cè)導(dǎo)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(shí)有感抗作用，容器內(nèi)無導(dǎo)電液 體時(shí)感抗zui大。液位升高渦流加大’相當(dāng)于變壓器二次側(cè)接近短路，這時(shí)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(yīng)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(jì)

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(shí)會(huì)被 吸收而產(chǎn)生衰減，氣體吸收zui強(qiáng)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(shí)會(huì)產(chǎn)生反射，反射波的強(qiáng)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(qiáng)。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(dòng)，這種振動(dòng)以波動(dòng)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(shí)間間隔與物位高度之間的 關(guān)系，就可以進(jìn)行物位的測(cè)量。

應(yīng)用超聲波進(jìn)行物位測(cè)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(shí)現(xiàn)。目前應(yīng)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(yīng)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(dāng)超聲波入射到兩種不同介質(zhì)的分 界面上時(shí)會(huì)發(fā)生反射、折射和透射現(xiàn)象，這就是應(yīng)用超聲技術(shù)測(cè)量物位zui常用的一個(gè)物理特 性。超聲技術(shù)應(yīng)用于物位測(cè)量中的另一特性是超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)的聲學(xué)特性（如聲速、 聲衰減、聲阻抗等）。

當(dāng)聲波從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播時(shí)，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(shí)間間隔與物位高度 之間的關(guān)系，即可測(cè)得物位高度。

基本測(cè)量原理如圖3-103所示，

設(shè)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(shí)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(duì)于一定的介質(zhì)〃是巳知的，因此，只要測(cè)得時(shí)間《即可 確定距離丹，即得知被測(cè)物位高度。

2.測(cè)量方法

實(shí)際應(yīng)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(cè)量方法。

圖3-104是超聲波測(cè)量液位的幾種基本方法。

圖3-104a是液介式測(cè)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(shí)間之間的關(guān)系仍可用式（3-139)來表示。

圖3-104b是氣介式測(cè)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(cè)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(jì)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(shí)間，將比從發(fā)到收的時(shí)間略短，所縮短的時(shí)間就是超聲 波在液體中經(jīng)過距離d所需的時(shí)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(dāng)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(shí)，則可根據(jù)測(cè)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(shí)脈沖需要延續(xù)一段時(shí)間，故在該時(shí)間內(nèi)的回波和發(fā)射波不易區(qū)分，這段時(shí)間所對(duì)應(yīng) 的距離稱測(cè)量盲區(qū)（大約在lm)。探頭安裝時(shí)高出zui高液面的距離應(yīng)大于盲區(qū)距離，這是 單探頭工作方式應(yīng)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(dú)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(chǎng)合是很方便的。

超聲波測(cè)量物位有許多優(yōu)點(diǎn)：它的探頭可以不與被測(cè)介質(zhì)接觸，即可以做到非接觸測(cè) 量；可測(cè)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(cè)量；安裝維 護(hù)方便，而且不需安全防護(hù)；它不僅能夠定點(diǎn)連續(xù)測(cè)量物位，而且能夠方便地提供遙測(cè)或遙 控所需的信號(hào)。但缺點(diǎn)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(duì) 聲波吸收能力很強(qiáng)，此方法受到一定限制。

物位儀表的選用與安裝注意事項(xiàng)

1. 差壓式液位計(jì)的選用注意事項(xiàng)

1) 液位（界面）測(cè)量，宜選用差壓變送器。

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

3) 對(duì)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(duì)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(dāng)被測(cè)對(duì)象有大量冷凝物或沉淀物析出時(shí)，宜選用雙法蘭式差壓變送器。

6) 用差壓式儀表測(cè)量鍋爐汽包液位時(shí)，應(yīng)采用雙室平衡容器。

7) 測(cè)液位的差壓變送器宜帶有遷移機(jī)構(gòu)，其正、負(fù)遷移量應(yīng)在選擇儀表量程時(shí)確定。

8) 對(duì)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(jì)的選用注意事項(xiàng)

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

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

3) 對(duì)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(jì)，也可選用帶蒸汽夾套 式的外浮筒式液位計(jì)。

4) 內(nèi)浮筒式液位計(jì)用于被測(cè)液體擾動(dòng)較大的場(chǎng)合，應(yīng)加裝防擾動(dòng)影響的平穩(wěn)套管。

5) 電動(dòng)浮筒液位計(jì)用于被測(cè)液位波動(dòng)頻繁的場(chǎng)合，其輸出信號(hào)應(yīng)加阻尼器。

6) 電動(dòng)浮筒液位計(jì)在被測(cè)介質(zhì)溫度高于200T時(shí)應(yīng)帶有散熱片，溫度低于0T：時(shí)應(yīng)帶 有延伸管。

3. 浮子（球）式液位計(jì)的選用注意事項(xiàng)

1) 對(duì)于液位變化范圍大或含有顆粒雜質(zhì)的液體以及負(fù)壓系統(tǒng)，在下列場(chǎng)合可采用浮子 式液位計(jì)：①各類貯槽液位的連續(xù)測(cè)量和容積計(jì)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(cè)量。

2) 對(duì)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(cè)量，宜選用內(nèi)浮子（球）液位計(jì)。

3)對(duì)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(jì)。

4. 電容式液位計(jì)或射頻式液位計(jì)的選用注意事項(xiàng)

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(cè)量和位式測(cè)量，可選用電 容式液位計(jì)或射頻式液位計(jì)。

2) 用于界面測(cè)量時(shí)，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(jì)或射頻式液位計(jì)應(yīng)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)的導(dǎo)電性能、工藝容器的材質(zhì)等因素確定。

4) 對(duì)于易黏附電極的導(dǎo)電液體，不宜采用電容式液位計(jì)。

5) 電容式、射頻式液位計(jì)易受電磁干擾的影響，應(yīng)采取抗電磁干擾措施。

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

5. 超聲波式液位計(jì)的選用注意事項(xiàng)

1) 普通液位計(jì)難于測(cè)量的腐蝕性強(qiáng)、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(cè)量和位式測(cè)量，宜選用超聲波式液位計(jì)，但不宜用于液 位波動(dòng)大的場(chǎng)合。

2) 超聲波式物位計(jì)適用于能充分反射聲波且傳播聲波的介質(zhì)測(cè)量，但不得用于真空?qǐng)?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(duì)于內(nèi)部存在影響聲波傳播的障礙物的工藝設(shè)備，不宜采用超聲波式物位計(jì)。

4) 對(duì)于連續(xù)測(cè)量液位的超聲波儀表，當(dāng)被測(cè)液體溫度、成分變化較顯著時(shí)，應(yīng)對(duì)聲波 的傳播速度的變化進(jìn)行補(bǔ)償，以提高測(cè)量準(zhǔn)確度。

5) 對(duì)于檢測(cè)器和轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜，應(yīng)采取抗電磁干擾措施。

6) 超聲波物位計(jì)的型號(hào)、結(jié)構(gòu)型式、探頭的選用等，應(yīng)根據(jù)被測(cè)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(xiàng)

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

2) 內(nèi)浮筒液位計(jì)和浮球液位計(jì)采用導(dǎo)向管或其他導(dǎo)向裝置時(shí)，導(dǎo)向管或?qū)蜓b置必須 垂直安裝，并應(yīng)保證導(dǎo)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(dòng)。浮力式 液位計(jì)的安裝高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定。

4) 浮筒液位計(jì)的安裝應(yīng)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(jì)或差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，儀表安裝高度不應(yīng)高于下部取壓口。注意， 使用吹氣法及利用低沸點(diǎn)液體汽化傳遞壓力的方法測(cè)量液位時(shí)，不受此規(guī)定限制。

6) 雙法蘭式差壓變送器毛細(xì)管的敷設(shè)應(yīng)有保護(hù)措施，其彎曲半徑不應(yīng)小于50mm，周 圍溫度變化劇烈時(shí)應(yīng)采取隔熱措施。