图7-5所示的液位计是用弹簧平衡浮 力，用差动变压器测量浮筒位移，平衡 时压缩弹簧的弹力与浮筒浮力及重力G平 衡。即 kx gAH G 液位高度变化与弹簧变形量成正比。 弹簧变形量可用多种方法测量，既可就 地指示，也可用变换器(如差动变压器)变 换成电信号进行远传控制。
7.1.4 电学法
1. 热电法
热电法采用热电 偶测量温度场，右图 7-11为热电偶测量高 温金属熔液液位原理 图。 图中:a-容器壁；b-凝 固金属 ；c-钢水；d热电偶。 图7-11热电偶测量高温 金属熔液液位原理图
2L C ln D d
(2)安装形式 右图7-9为用来测量导 电介质的单电极电容液位 计，它只用一根电极作为 电容器的内电极，一般用 紫铜或不锈钢，外套聚四 氟乙烯塑料管或涂搪瓷作 为绝缘层，而导电液体和 容器壁构成电容器的外电 极。
1-内电极；2-绝缘套
右图7-10为用于 测量非导电介质的同 轴双层电极电容式液 位计。内电极和与之 绝缘的同轴金属套组 成电容的两极，外电 极上开有很多流通孔 使液体流入极板间。 图中： 1、2-内、外电极； 3-绝缘套； 4-流通孔。
该传感器的材料、结构与尺寸确定 后，K1、K2均为常数，电阻大小与液位 高度成正比。电阻的测量可用图中的电 桥电路完成。
2.电感式液位计
电感式液位计利用电磁感应现象，液位变 化引起线圈电感变化，感应电流也发生变化。 电感式液位计既可进行连续测量，也可进行液 位定点控制。
图7-7为电感式液位控制 器的原理图。传感器由不导 磁管子、导磁性浮子及线圈 组成。管子与被测容器相连 通，管子内的导磁性浮子浮 在液面上，当液面高度变化 时，浮子随着移动。线圈固 定在液位上下限控制点，当 浮子随液面移动到控制位置 时，引起线圈感应电势变化， 以此信号控制继电器动作， 可实现上、下液位的报警与 控制。图中：1、3-上下限线 圈； 2-浮子
直接测量是一种最为简单、直观的测量方 法，它是利用连通器的原理，将容器中的液体 引入带有标尺的观察管中，通过标尺读出液位 高度。下图所示的是玻璃管液位计。
7.1.2 压力法
压力法依据液体重量所产生的压力进行测 量。由于液体对容器底面产生的静压力与液位 高度成正比，因此通过测容器中液体的压力即 可测算出液位高度。 对常压开口容器，液位高度H与液体静压 力P之间有如下关系：
第7章 物位检测技术
7.1 液位检测方法 7.2 料位检测方法 7.3 相界面的检测
7.1 液位检测方法
液位检测总体上可分为直接检测和间接检 测两种方法，由于测量状况及条件复杂多样， 因而往往采用间接测量，即将液位信号转化为 其它相关信号进行测量，如压力法、浮力法、 电学法、热学法等。
7.1.1 直接测量法
P H g
下面图7-2为用于测量开口容计 (b)法兰式液位变送器 (c)吹气式液位计
对于密闭容器中的液位测量，除可应用上 述三种液位计外，还可用差压法进行测量，它 可在测量过程中消除液面上部气压及气压波动 对示值的影响，下图7-3示出差压式液位计测量 原理。
右图7-6 为用于连续测 量的电阻式液 位计原理图。 图中： 1-电阻棒； 2-绝缘套； 3-测量电桥
该液位计的两根电极是由两根材料、 截面积相同的具有大电阻率的电阻棒组 成，电阻棒两端固定并与容器绝缘。整 个传感器电阻为
R 2 H h 2 H 2 h K 1 K 2 h A A A
7.1.3 浮力法
浮力法测液位是依据力平衡原理，通常借 助浮子一类的悬浮物，浮子做成空心刚体，使 它在平衡时能够浮于液面。当液位高度发生变 化时，浮子就会跟随液面上下移动。因此测出 浮子的位移就可知液位变化量。
浮子式液位计按浮子形状不同，可分为浮 子式、浮筒式等等；按机构不同可分为钢带式、 杠杆式等。
3. 电容式液位计
电容式液位计利用液位高低变化影响电容 器电容量大小的原理进行测量。 电容式液位计的结构形式很多，有平极板 式、同心圆柱式等等。
它的适用范围非常广泛，对介质本身性质 的要求不象其它方法那样严格，对导电介质和 非导电介质都能测量，此外还能测量有倾斜晃 动及高速运动的容器的液位。不仅可作液位控 制器。还能用于连续测量。
(1)检测原理 在液位的连续测量中，多用同 心圆柱式电容器，如右图7-8所示。 同心圆柱式电容器的电容量：
式中： D、d——外电极内径和内电极外径 (m)； ε ——极板间介质介电常数(F/m)； L ——极板相互重叠的长度(m)。 液位变化引起等效介电常数变 化，从而使电容器的电容量变化， 这就是电容式液位计的检测原理。 图中：1-内电极；2-外电极 。
7.1.5 热学法
在冶金行业中常遇到高温熔融金属 液位的测量。由于测量条件的特殊性， 目前除使用核幅射法外，还常用热学方 法进行检测。它利用了高温熔融液体本 身的特性，即在空气和高温液体的分界 面处温度场出现突变的特点，用测量温 度的方法间接获得高温金属熔液液位。 热学法按温度测量转换原理的不同，通 常又分为热电法和热磁感应法。
1. 钢带浮子式液位计
右图7-4为直读 式钢带浮子式液位计， 这是一种最简单的液 位计，一般只能就地 显示。
2. 浮筒式液位计
浮筒式液位计属于变 浮力液位计，当被测液面 位置变化时，浮筒浸没体 积变化，所受浮力也变化， 通过测量浮力变化确定出 液位的变化量。 图中： 1-浮筒；2-弹簧； 3-差动变压器 。
电学法按工作原理不同又可分为电阻式、 电感式和电容式。用电学法测量无摩擦件和可 动部件，信号转换、传送方便，便于远传，工 作可靠，且输出可转换为统一的电信号，与电 动单元组合仪表配合使甩，可方便地实现液位 的自动检测和自动控制。
1. 电阻式液位计
电阻式液位计既可进行定点液位控制，也 可进行连续测量。所谓定点控制是指液位上升 或下降到一定位置时引起电路的接通或断开， 引发报警器报警。电阻式液位计的原理是基于 液位变化引起电极间电阻变化，由电阻变化反 映液位情况。