电容式物位计
➢导电介质用电容式物位计
检测电路： 电容式物位计主要由电极（敏感元件）和电容检测电路
组成，由于电容变化量小，因此准确检测电容量是物位检 测的关键。
常见的电容检测方法有交流电桥法、充放电法、谐振电 路法。可以输出标准电流信号，实现远距离传送。
注意： 电容量的检测一般须用交流电源，电源频率高，有利于 比较容抗间的差别，但若频率过高，寄生电容影响大，反 而不利于检测。 以单臂桥式电路为例：
②测量导电液体液位时：
等效电路如图。
c2
总电容C C12 C2
21L 21H 2 2H
ln(Ri / R) ln(Ri / R) ln(R / r)
2
1， RRi
R r
总电容C
2 1 L
ln(Ri / R)
2 2H
ln(R / r)
C0
kH
电容增量C C C0 kH随液位的升高而线性增加
➢导电介质用电容式物位计
液位由0增加到H，传感器电容变化量△C为：
C
2 H
2
' 0
H
2 H
ln D ln D0 ln D
d
d
d
D0>>D，且ε＞ε0′
C ln D
H
d
2
电容式物位计
➢导电介质用电容式物位计
实现形式：
c11 c12
①测量导电液体液位时：
等效电路如图。
c2
Ri为容器内径
设1 被测液位上方空气介电常数 2 绝缘套管的介电常数
位则是液位、界面和料位的总称。
概述
➢什么叫物位计
将用来检测液位的仪表称为液位计；把 检测分界面的仪表称为界面计；把用来检测 固体料位的仪表称为料位计，它们统称为物 位计。
概述
➢物位检测的目的
物位检测为保证生产过程的正常运行，如 调节物料平衡、掌握物料消耗数量、确产品产 量等提供可靠依据。在现代工业生产自动化过 程监测中物位检测占有重要的地位。
C
K
C
U
说 明 ： C
C
Cx
Cx0
电容增量
K
(C1
C2 C2 )(C3
Cx0
C)
，当C
Cx0时，K为常数
电容式物位计
➢导电介质用电容式物位计 特点
电容式物位计一般不受真空、压力、温度 等环境条件的影响；安装方便，结构牢固，易 维修；价格较低。
但是不适合于以下介质：如介质的介电常 数随温度等影响而变化、介质在电极上有沉积 或附着、介质中有气泡产生等情况。
电容式物位计
➢ 非导电介质用电容式物位计
C
C
C0
2π( 0)性非导电 液体，其测量结果也会受 到虚假液位的影响，但一 般很小，可以忽略。
电容式物位计
➢ 固体物料用电容式物位计
因为固体摩擦较大，容易“滞留”，所以一般不用双 层式电极。对于非导电固体料位，可采用以电极棒和 容器壁为两电极、以被测物料作为电介质的电容器来 测量。如果容器为圆筒形，电容变化量为
体的液位或粉状料位的远距离连续测量和指示 ，也可以和电动单元组合仪表配套使用，以实 现液位或料位的自动记录、控制和调节。由于 它的结构简单，没有可动部分，因此应用范围 较广。
电容式物位计
➢导电介质用电容式物位计
➢ 结构： 两个同轴圆筒电极组成 的电容器。
当液位高度为0时，传感器电容量 C0为
电容式物位计
C11
2 2 (L H
ln(R / r)
)
绝缘套管外表面和内电极构成的电容
,且
R R C12
21(L H )
ln(Ri / R)
容器和绝缘套管构成的电容
2
C C
C2
2 2H
ln(R / r)
导电液和内电极构成的电容
12
1
i
11
电容式物位计
➢导电介质用电容式物位计
实现形式：
c11 c12
面是不平的,难以确定料位高度。
➢物料进出时，又存在着滞留区（由于容器
结构而使不易流动的死角处，叫做滞留区
），影响 到物位最低位置的测准。
➢储仓或料斗中，物料内部可能存在大的孔
隙，或粉料之中存在小的间隙，前者影响
概述
对物料储量的计算，而后者则在振动或力、 湿度变化时物位也随之变化。
➢界位测量中最常见的问题
➢导电介质用电容式物位计
➢原理：基于圆筒形电容器的电
容值随物位而变化。 ➢当液位变化，园筒形电极一部份被物
料浸没，浸没深度H， 极板间存在两 种介质的介电常数ε1 (原设有中间介 质介电常数)、ε2 (被测物料的介电
常数) ,将引起电容量的变化CH。
电容式物位计
➢导电介质用电容式物位计
电容式物位计
概述
➢液位测量的工艺特点
➢ 液面是一个规则的表面，但当物料流进、流出 时，会有波浪，或者在生产过程中出现沸腾或 起泡沫的现象。
➢ 大型容器中常会出现液体各处温度、密度和粘 度等物理量不均匀的现象。
➢ 容器中常会有高温、高压，或液体粘度很大， 或含有大量杂质、悬浮物等。
概述
➢料位测量的工艺特点
➢物料自然堆积时，有堆积倾斜角，因此料
是界面位置不明显，浑浊 段的存在也影响 测准。
概述
➢物位测量仪表的分类
按其工作原理可分为以下几种： ➢电容式：物位测量仪表 ➢超声波：式物位测量仪表 ➢雷达波：式物位测量仪表 ➢ 射频导纳：料位测量仪表
电容式物位计
➢ 电容物位计：将物位的变化转换成电容量的变 化来进行物位测量的仪表。
➢ 组成：传感器、电容检测两大部分。 电容式物位计适用于各种导电、非导电液
电容式物位计
➢导电介质用电容式物位计
检测电路：
交流
如图：
C1 Cx
uo
C2 C3
Cx为电容检测元件，设当Cx Cx0时，有C1 C3＝C2 Cx0
1 U
1 U
则电桥平衡，输出电压 U 0
jC2
11
jC3
11
jC1 jC2 jC3 jCx
C1
C2 C U
C2 C3 Cx0
C
C
C0
2π( 0)H
ln(D / d)
KiH
对于像钢筋水泥料仓的料位测量，用钢丝绳及 仓库钢筋作为容器的两极，以测量非导电物料的料位 。钢丝绳对地及钢筋用绝缘材料加以绝缘。
电容式物位计
➢ 固体物料用电容式物位计
在使用时主要应注意以下几点： ➢电极必须垂直安装，安装前要校直。 ➢注意不要把电极安装在管口、孔、凹坑等里面，以防 止介质停留而造成误动作。 ➢。仪表的同轴电缆芯线不允许进水，必须严格予以注意 ➢同轴电缆不许切断或加长，因为在校验中已计入初始 电容量，否则将影响零点和整个线性。 ➢当被测介质改变后，需重新调整仪表。 ➢当周围温度与调整时的温度偏离过大时，则必须重新 调整仪表。
优选料位计种类及实际应用
主要内容
一． 概述 二． 电容式液位测量 三． 超声波物位测量 四． 雷达物位测量 五． 射频导纳式料位计
➢什么叫物位
概述
在热工检测中，我们常把开口容器或密封
容器中液体介质液面的高低称为液位；把两种
液体介质分界面的高低称为界面；把固体粉状
或颗料物在容器中堆积的高度称为料位。而物