液位計種類的選擇從測量角度來怎么看待
現代化工業生產中會儲存、運輸、使用各種各樣的液體原料和產成品，例如石油化工企業的油料和各種溶劑，制藥、造紙企業生產使用的各種漿液和漿料，食品企業生產和儲存的各種乳液和飲料、果汁等，都需要對其進行安全和完善的保存，因此對于這些液體的液位的測量就是生產中一項重要的工作，液位數據作為工業生產中一項重要的基礎數據，是保證企業能夠正常穩定生產的基本要求。
目前工業領域通用的液位計測量原理涉及到力學、熱學、電學、光學等多方面，如果再加上液位計產品外形的區別，甚至達到數百種之多。當然，每一種液位計都或多或少有其區別于其他類型的不同之處，任何一種液位計產品都不可能勝任所有的測量環境，不同類型的液位計意味著其生產方式、使用方式和檢定方式均不同，如何對其進行有效、明了的分類已成為廠家、用戶和計量部門的共同面對的問題。寫此文從測量方式的角度出發，針對目前市面上出現的十余種液位計進行分類，以得到一個簡單、明了的分類結果。以幫助用戶在產品選型方面做出合適的選擇?！?br />
一、通過浮力方式進行測量的液位計類型
浮力方式類型的液位計均有一個浮子（浮球或浮筒），浮子在靜止液面上處于平衡狀態，當液面變化時浮子隨液面發生位移，電子元件以一定的方式獲取浮子的位移，進而轉換為液位的變化。
由于電子元件接收浮子位移方式的不同，浮力方式液位計分為磁翻板液位計、浮筒液位計、磁致伸縮液位計等。
1.1 磁翻板液位計。磁翻板液位計由磁性浮子、圓柱型容器、標尺和變送器組成。浮子在容器內隨液面移動，浮子的磁場作用在傳感器上，傳感器是一條封在不銹鋼管內與被測液位等長的膠木條，上面按1cm或更小的間隔焊有眾多的干簧管，當干簧管與浮子在同一高度時閉合，否則開路，變送器接收干簧管所連接電阻的多少產生電流信號，轉換為液面高度。浮子移動在標尺上顯示為紅、白珠的翻轉，指示液位。
1.2 浮筒液位計。浮筒液位計有浮筒、彈簧、磁鋼室和指示器組成，根據阿基米德定律和磁耦合原理設計。浮筒的位移導致磁鋼室磁場發生變化，指示器內的磁傳感器測量周圍磁場變化，與液位對應從而反映出液位變化。
1.3 磁致伸縮液位計。磁致伸縮液位計主要由浮子、波導管和變送器組成。變送器的電子部件產生低壓電流脈沖，開始計時，產生磁場沿磁致伸縮線向下傳播，浮子隨著液位變化沿測量竿移動，浮子內磁鐵也產生磁場，兩個磁場相遇，磁致伸縮線扭曲形成扭應力波脈沖，脈沖速度已知，計算脈沖傳播時間即對應液位變化。
2、通過壓力方式進行測量的液位計類型
壓力方式的液位計即通過其測壓元件測量液體壓力的方式反映液面高度的液位計。一般由變送器、傳感器和壓力探頭組成。傳感器是內置毛細軟管的特殊金屬桿或電纜，探頭構造是一個不銹鋼筒芯，底部帶有膜片。探頭侵入液體中，測試受到的液體靜壓與實際大氣壓之差，壓差隨液位變化，電子元件接收壓差信號反映液位的變化。根據傳感器材質的不同分為桿式和纜式兩種。
2.1 桿式壓力液位計。桿式壓力液位計的傳感器是金屬桿。其一般技術參數為，測量范圍一般0
~5m，輸出信號：（4
~20）mA，測量精度一般±0.5%。
2.2 纜式壓力液位計。由于傳感器是電纜，可以彎曲，方便搬運和裝卸，所以纜式壓力液位計的量程可以很大，有100m，甚至300m，其測量精度一般為±1.0%。
2.3 差壓液位計。差壓液位計也是通過檢測壓力差來測量液位的。液位計有氣相和液相兩個取壓口。氣相取壓點處壓力為設備內氣相壓力；液相取壓點處壓力除受氣相壓力作用外，還受液柱靜壓力的作用，液相和氣相壓力之差，就是液柱所產生的靜壓力，轉換成液面高度。
三、通過反射方式進行測量的液位計類型
目前反射方式的液位計主要有雷達液位計和超聲波液位計兩種。它們的原理基本相同，都是通過發射――反射――接收超聲波或電磁波（雷達波）的方式測量液面高度的。
4.1 雷達液位計。雷達液位計的天線發射出電磁波，這些波經被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發射到接收的時間與到液面的距離成正比，雷達液位計記錄脈沖波經歷的時間，而電磁波的傳輸速度為常數，則可算出液面到雷達天線的距離，從而計算出液面的液位。
4.2 超聲波液位計。超聲波液位計是由微處理器控制的數字物位儀表。在測量中脈沖超聲波由傳感器（換能器）發出，聲波經液體表面反射后被同一傳感器接收，轉換成電信號。并由聲波的發射和接收之間的時間來計算傳感器到被測液體的距離。
四、通過導電方式進行測量的液位計類型
導電方式的液位計基于電學原理，通過測量電容或電阻的方式測量液位。這類液位計主要包括電容液位計、射頻導納液位計、電阻液位計。
3.1 電容液位計。電容液位計采用測量電容的變化來測量液面的高低。由一根金屬棒插入液體容器內，金屬棒作為電容的一個極，容器壁作為電容的另一極。兩電極間的介質即為液體及其上面的氣體。由于液體的介電常數和液面上氣體的介電常數不同，通過兩電極間的電容量的變化來測量液位的高低。
3.2 射頻導納液位計。射頻導納液位計是電容液位計的升級版，可以理解為用高頻無線電波測量導納，。儀表工作時，儀表的傳感器與灌壁及被測介質形成導納值，物位變化時，導納值相應變化，電路單元將測量導納值轉換成物位信號輸出，實現液位的測量。
3.3 電阻液位計。電阻液位計通過電極接觸導電液體，在電極間施加低頻電壓，當電極從斷開狀態變為串接液體電阻時，形成導電通路，也就是用液體的導電性來測量液位，用多個定點的測量電阻就可以進行水位的連續測量。
五、本文結語
依據測量方式的不同，把液位計分為以上四大類，使得讀者對液位計有了一個完整、明了的認識，對廣大用戶的選購也提供了一定的參考價值。這一分類方法是筆者根據所學知識和實際應用的一個探討，如有不足之處，敬請批評指正。
按照國家檢定規程的描述，2m 以下液位計需通過標準水箱裝置進行檢定，超過 2m 的還需用模擬法進行檢定[1]。但是，受大量程磁性浮子流量計本身尺寸的限制，磁性浮子流量計超過 2m 的液位計在實驗室的安裝存在問題，而規程對模擬檢定方法又未作具體說明。磁性浮子流量計那么此類液位計能不能實現在線校準呢? 歸納起來，需解決以下幾個問題:
(1) 液位計測量的介質密度范圍往往較寬，一般為 0. 8 ～ 1. 2g/cm3，密度對液位計測量誤差的影響如何進行修正;
(2) 現場儲罐就如同一個黑匣子，如何確定液位參照點進行校準是一個關鍵的問題;
(3) 磁性浮子流量計儲液罐的安裝不可能是豎直的，那么如何選擇測量標準器，怎么測，將會顯得非常重要。
本文以帶電遠傳信號 ( 4 ～ 20mA)的側裝式磁性浮子流量計為例探討簡單而有效的現場校準方法，以期能夠達到在現場安裝條件下測量整個系統的液位誤差及其不確定度的目的，具有實際意義。
二、結構原理
磁性浮子流量計是根據浮力原理和磁性耦合作用研制而成。當被測容器中的液位升降時，液位計本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內的磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅動紅、白翻柱翻轉，從而實現液位清晰的指示。通過內置干簧管觸點的開閉，實現電流或電壓信號的傳送。磁性浮子流量計在出廠時一般會通過模擬方法 ( 此方法規程中未說明) 進行調校，確保供貨時與實際介質相匹配。
三、現場校準具體步驟
(1) 確定介質密度
介質密度可以用標準密度計測量，磁性浮子流量計也可以根據用戶提供的具體資料查取，介質密度需記錄備案，確保介質密度能夠符合液位計使用說明書的要求。雖然理論上介質密度對液位計的示值有影響，但是實際使用中液位計的零位和滿度值都可以通過電位器直接調整過來。
(2) 確定參考零點
a) 用游標卡尺測量連接管路內徑D，磁性浮子流量計在罐體上部確定一個標準液位的下尺點，如有條件，最好能夠打磨成凹槽以免測深尺擺動，并作記號;
b) 在罐內不帶壓力的狀態下以手動方式往儲罐內注水，當水位略高于液位計進水管時停止注水，磁性浮子流量計打開下連接法蘭口手動球閥 E 并松開罐體與被校液位計間的連接法蘭 F ( 不取下，使水流不過沖) ，直到管路中無涌動流時，關閉E，取下法蘭，待罐內液體平穩時打開E，再待呈滴流狀態，穩定 1min (必要時可通過排水閥門排水，提高檢測效率);
c) 磁性浮子流量計用測深鋼卷尺測量從測點到水面間的距離 ha，實際零位空高 h0= ha-D /2，此狀態即液位計測量零點。
(3) 各液位點的校準
a) 裝上法蘭，關閉 E，繼續往罐內注水，至翻板指示需校準液位的主刻度處，待水面穩定后測量輸出電流 Ii及水位空高 hi，實際液位為: H0= h0-hi= ha- D /2 - hi;
b) 繼續其他點的測量磁性浮子流量計直到滿量程。
(4) 液位零點和滿度的調校
在確定參考零點的同時，調整零點電位器，使得輸出電信號顯示為 4mA;滿度調整在標準液位的上限值進行，調增滿量程電位器，使得輸出電信號顯示為 20mA。磁性浮子流量計下行程測量中若輸出存在偏差，參照此方法進行調整。現場校準需要重復以上步驟三個回程的測量。
四、本文總結：
現場校準所用的儀器簡單實用，可操作性強，解決了大量程液位儀表實驗室無法檢測的難題，更具有實際價值。在不可直接接觸液體介質的情況下，磁性浮子流量計若罐體傾斜度微小、測點表面水平，也可用激光測距儀來代替測深鋼卷尺，盡管如此，現場檢測還具有一定的局限性，此方法不適用于帶壓容器或者易揮發介質的液位校準。另外隨著國內磁性浮子流量計的生產力提高，生產出的磁性浮子流量計越來越高端，所測量的精度也越來越高，磁性浮子流量計不僅僅利用在工業方面，在某些化學研究和生物研究方面，也非常受歡迎。
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