物位传感器 课件 .pdf

第10章物位传感器

物位是指各种容器设备中液体介质液

面的高低、两种不相溶的液体介质的分界

面的高低和固体粉末状物料的堆积高度等

的总称。具体来说，常把储存于各种容器

中的液体所积存的相对高度或自然界中江、

河、湖、水库的表面称为液位；在各种容

器中或仓库、场地上堆积的固体的高度或

表面位置称为料位；在同一容器中由于两

种密度不同且相互不相溶的液体间或液体

与固体之间的分界面（相界面）位置称为

界位。上述液位、料位和界位总称为物位。

10.1概述

物位检测在现代工业生产过程中具有重要地位。一方

面通过物位检测可确定容器里的原料、半成品或成品的数

量，以保证能连续供应生产中各个环节所需的物料或进行

经济核算；另一方面是通过检测，连续监视或调节容器内

流入和流出物料的平衡，使之保持在一定的高度，使生产

正常进行，以保证产品的质量、产量和安全。一旦物位超

出允许的上、下限则报警，以便采取应急措施。物位检测

的结果常用绝对长度单位或百分数表示。要求物位检测装

置或系统应具有对物位进行测量、记录、报警或发出控制

信号等功能。

在物位检测中，由于被测对象不同、介质状态、特性

不同及检测环境、条件不同，决定了物位检测方法的多样

性，简单的有直读式或直接显示的装置，复杂的有利用敏

感元件将物位转变为电量输出的电测仪表，以及建立在多

传感器数据融合技术和智能识别与控制技术基础上的检测

与控制系统，也有应用于特殊要求和场合的声、光、电转

换原理的传感器等。

物位传感器可分为两类：一类是连续测量物位变化的连续式物位

传感器；另一类是以点测量为目的的开关式物位传感器，即物位

开关。目前，开关式物位传感器比连续式物位传感器应用得广。

它主要用于过程自动控制的门限、溢流和空转防止等。连续式物

位传感器主要用于连续控制和仓库管理等方面，有时也可用于多

点报警系统中。目前使用的物位检测传感器按工作原理大致可分

为以下几类。

1.直读法。直接使用与被测容器连通的玻璃管或玻璃板来显示

容器内的物位高度，或在容器上开有窗口直接观察物位高度。这

类仪表有玻璃管液位计、玻璃板液位计、窗口式料位仪表等。

2.压力法。在静止的介质内，某一点所受压力与该点上方的介

质高度成正比，因此可用压力表示其高度，或者间接测量此点对

另一参考点的压力差。这类仪表有压力式、差压式等。

3.浮力法。利用漂浮于液面上的浮子位置随液面的升降而变化，

或者浸没于液体中浮筒的浮力随液位的变化而变化来测量液位。

这类仪表有带钢丝绳或钢丝带式浮子液位计和带杠杆浮球（浮筒）

式液位计等几种形式。

4.电学法。将物位的变化转换为某些电学参数的变化而进行

间接测量的物位仪表。根据电学参数的不同，可分为电阻式、

电容式、电感式及压磁式等。

5.声学法。由于物位的变化引起声阻抗变化、声波的遮断和

声波反射距离的不同，测出这些变化就可测知物位高低。这

类仪表有声波遮断式、反射式和声阻尼式等。

6.光学法。利用物位对光波的遮断和反射原理来测量物位。

7.核辐射法。放射性同位素所放出的射线，如α射线、γ射线

等，被中间介质吸收而减弱，利用此原理可以制成各种液位

仪表。

8.其他方法。利用微波、激光、光纤等测量物位的方法。

10.2浮力式液位传感器

接触式物位传感器主要有电容式、浮子自动平衡式、压力式等。

浮子自动平衡式物位传感器通过检测平衡浮子浮力的变化

来进行液位的测量。它可以配备微机，使之具有自检、自诊

断和远传的功能，利用它可以高精度地测量大跨度的液位。

10.2.1测量原理

浮力式液位传感器是利用液体浮力来测量液位的