液位計的工作原理多樣,主要基于壓力、浮力、電磁波、超聲波等物理特性與液位的關(guān)聯(lián)來實現(xiàn)測量。
壓力式液位計原理:依據(jù)液體靜壓與液位高度成正比的關(guān)系。以投入式液位計為例,當(dāng)液位變送器投入液體中某深度,傳感器迎液面受壓力 P = ρgh + Po(ρ 為液體密度,g 是重力加速度,h 為深度,Po 為液面上大氣壓)。通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體壓力引入傳感器正壓腔,抵消背面大氣壓 Po,從而測得與液位深度相關(guān)的壓力值。此類液位計結(jié)構(gòu)簡單、成本低,常用于凈水、污水等液位測量,但在高粘度或有泡沫液體中測量效果欠佳。
浮力式液位計原理:典型的如磁浮子液位計,基于浮力和磁性耦合作用。主體旁通管與容器連通,管內(nèi)浮子隨液位升降,浮子內(nèi)磁鋼通過磁耦合使管外磁性顯示器內(nèi)翻旗翻轉(zhuǎn),紅白交界處指示液位實際高度。它直觀易讀、可靠性高,適用于多種工業(yè)場景,但對介質(zhì)清潔度有要求,含雜質(zhì)或粘稠介質(zhì)可能影響浮子正常工作。
雷達(dá)液位計原理:運用電磁波反射特性,通過發(fā)射高頻電磁波并接收反射信號測算液位高度。采用時間飛行法(TOF)或調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)技術(shù),非接觸測量,能避免介質(zhì)污染,適用于高溫、高壓、強腐蝕等復(fù)雜工況,精度可達(dá)毫米級,不過價格相對較高。
超聲波液位計原理:換能器發(fā)射高頻超聲波脈沖,遇到液位表面反射回來,通過測量發(fā)射與接收時間差計算液位高度。成本適中、安裝簡便,但在有大量懸浮顆粒、蒸汽或粉塵環(huán)境中,聲波易衰減或受干擾,影響測量精度。