隨著計算機技術、微電子技術、傳感器技術等的應用和研究,液位測量儀表當前主要有三個研制方向:接觸測量方式的液位儀表、非接觸測量方式的液位儀表和小型液位開關。
1.接觸式液位儀表
接觸式液位儀表主要有:鋼帶浮子式液位計、磁致伸縮型液位計、磁翻板液位計、伺服式液位計、靜壓式液位計等。它們的共同點是測量的感應元件與被測液體接觸,即都存在著與被測液體相接觸的測量部件且多數帶有可動部件。因此存在一定的磨損且容易被液體沾污或粘住,尤其是桿式結構裝置,還需有較大的安裝空間,不方便安裝和檢修。
鋼帶浮子式液位計:鋼帶浮子式液位計采用大而重的浮子作為液位測量元件,浮子受浮力浮在介質表面,通過變速齒輪到有刻度的鋼帶上讀出液位值,液位上升或下降破了力平衡后,浮子也跟隨上升下降,帶動鋼帶運行,驅動編碼盤或編碼帶等顯示裝置。其結構示意圖如圖1.1所示。這類裝置的靜態(tài)測量誤差一般約為±2mm。
磁致伸縮型液位計:磁致伸縮型液位計也是以浮子來標定液面高度,和鋼帶浮子液位計的區(qū)別則在于,磁致伸縮式液位計是以磁致伸縮線上的磁場和浮子內磁場產生的應力脈沖,按照脈沖的傳播時間來計算液面位置、確定液面變化的。其結構示意圖如圖1.2所示。磁致伸縮型液位計的精度要高于鋼帶浮子式液位計,可以達到1mm的水平,并可測量油水分界面。
磁翻板液位計:液位計以磁性浮子為測量元件,浮子在測量管內隨液位變化而上、下浮動,通過磁耦合作用,驅動指示器內紅、藍指示管翻轉180°。液位上升時,指示管由藍色轉為紅色;下降時,由紅色轉為藍色,從而實現液位的雙色顯示。液位計應用連通管原理,保證被測容器與測量管體間的液位相等,以達到實時顯示液位的數值的目的。
伺服式液位計:伺服式液位計基于浮力平衡的原理,由微伺服電動機驅動體積較小的浮子,能精確地測出液位等參數,浮子用測量鋼絲懸掛在儀表外殼內,而測量鋼絲纏繞在精密加工過的外輪鼓上;外磁鐵被固定在外輪鼓內,并與固定在內輪鼓的內磁鐵耦合在一起。伺服式液位計系統(tǒng)示意圖見圖1.4。由于其屬于機械測量裝置,存在機械磨損和阻尼,因此需要定期維修和重新定標且安裝困難。
靜壓式液位計:已知在均勻液體中的壓強P和高度h成正比,因此可以測量液體底部的壓力來計算的液位高度,靜壓式液位計就是基于這種測量原理(P=ρgh )。由于其受介質密度和溫度影響很大,所以常常精度比較差,而為消除這些影響,需要很多其他測試儀表,而搭建一套完善的靜壓測量系統(tǒng)價格很高。