物位测量仪表(卷名：机械工程)
level measuring instrument
测量液态和粉粒状材料的液面和装载高度的工业自动化仪表。测量块状、颗粒状和粉料等固体物料堆积高度或表面位置的仪表称为料位计。测量罐、塔和槽等容器内液体高度或液面位置的仪表称为液位计，又称液面计。测量容器中两种互不溶解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为相界面计。
物位测量仪表的种类很多，常用的有直读式液位计、差压式物位仪表、浮力式液位计、电容式物位仪表、声波式物位仪表和核辐射物位仪表。此外，还有电触点式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量仪表。
直读式液位计 将指示液位用的玻璃管或特制的玻璃板接于被测容器，根据连通管原理可根据玻璃管上或玻璃板上的刻度读出液位的高度。直读式液位计结构简单、直观，但只能就地读数，不能远传。
差压式物位仪表 假定物料的重度为恒定值，容器中液体或固体物料堆积的高度与它在某测试点所产生的压力成正比，因而可用测压的方法来测量物位。测量压力可用压力表、压力传感器和压力变送器等。在有压容器中，为了排除作用于液面上的压力变化的影响常采用差压法（图1）。液体表面处于取压管A、B之间，若被测液位的高度H不同，差压变送器两侧正负压的压差信号△p也不同，△p＝(
1－2)H＋k。式中1、2分别为液相、气相介质的密度;k为常数。采样管中介质的密度与容器中介质的密度是相同的，所以测出差压信号就可确定液位。利用差压法还可测量相界面位置（图2）。两种互不相溶的介质密度分别为1和2，采样管中介质密度和所连通的容器内的介质密度相同，这时差压变送器正负压室中的差压为:△p＝(1－2)H +k。它与被测相界面高度H 成正比。
浮力式液位计 液位变化使漂浮在液体表面的浮子随之同步移动。这一移动距离通过机构传出或变成气信号或电信号，即可测出液位。也可将浮筒的一部分浸入液体中并使之不能自由漂浮，则其所受的浮力将随液位或相界面位置而变化，测出此浮力变化即可测出液位。图3为浮筒式液位变送器。浮筒所受浮力变化经联杆和扭管传到变送器霍耳元件，并变换成相应的电信号输出，经过仪表就可显示或调节相界面。
电容式物位仪表 它的工作原理是把物位的变化变换成相应电容量的变化，然后测量此电容量的变化。电容式物位仪表用于测量导电、非导电液体或固体物料的液位、料位或相界面位置，可供连续测量和定点监控之用。图4为测量导电介质液位的电容式液位计。内电极外包绝缘套管。绝缘层兼作电容介电层，外电极即被测导电液体。当液位改变时，内外电极间的覆盖面积随之变化，因而引起电容值的变化。变化信号经前置放大器放大后传至显示仪表。当测量非导电液体或固体物位时，电容式物位仪表检测部分通常由两个电极或一个电极和金属容器壁组成电容。适应不同需要，电容式物位仪表的电极还可制成多种形式，如裸露电极、多层电极和各种特殊形状的电极等。
声波式物位仪表 这类仪表分为利用声波阻断原理的和利用声波反射原理的两类。①声波阻断式物位仪表：当物位升高而阻断从发射换能器到接收换能器的声束时，接受换能器接受到的声能产生突变，发出突变的开关信号。②声波反射物位仪表：声波从发射换能器到液面或料面，再从这一表面反射回到接收换能器。测量从发出声波至接收到回波的时间间隔即可测出物位。
核辐射物位仪表 核辐射液位计（图5）的原理是：放射源发出的射线，穿过被测物料而被部分吸收后由探测器接收。当物位改变时，由于被测物料的吸收剂量改变而使探测器接受到的辐射强度改变，再转换为电信号的变化，经放大后送给显示仪表连续显示物位。核辐射物位仪表的特点是射线能穿透很厚的壁以实现不接触测量，因而可用于高压、高温和有毒的密封容器的液位或料位测量，且不受周围电磁场、烟气和灰尘等影响，但使用时须注意保护。
参考书目
秦永烈编：《物位测量仪表》，机械工业出版社，北京，1980。