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背压式液位计的工作原理

1.压力式液位计和背压式液位计

        液位传感器是测量容器中液体量(液位)的测量仪表。其中包括压力式液位计和背压式液位计。它们是将测量管插入容器中,通过测量压力传感器测量管先端的压力,计算出液位的。下面介绍它们的原理和特点。

2.压力式液位计的原理

        如图1所示,将测量管插入液体(比如水)容器中,测量管中充满气体(比如空气),在测量管先端的液面上根据不同的水深产生相应的压力。

图1

        测量管先端位于水深L [m]的位置时,水压P[Pa]的计算公式如下。
            P = ρLg
            其中:水的密度:ρ[kg/m^3]
            重力加速度: g[m/S^2]
        如果L=1[m] ,ρ=1000[kg/m^3 ],g=9.8[m/s^2 ]的话,则水压P=9.8[kPa ]。如果水深L=2[m]的话,则水压P=19.6[kPa ]。反过来,如果能测量出水压的话,则可以计算出水深。压力式液位计测量液位正是利用了这个原理。
        但是随着压力的增加,测量管先端的表面张力和压力会导致液面变形,看上去如同液面上升了,产生测量误差。另外,如果液体有腐蚀性的话,则会气化顺着管道腐蚀压力传感器。为了解决这些问题,诞生了背压式液位计。

3.背压式液位计的原理

        背压式液位计如图2所示。

图2

        它和压力式液位计的构成一样,不同的是测量管上有一个分枝。从这个分枝注入略高于最大水压的惰性气体(如氮气)。气体从测量管先端一点一点地排出。设置在容器上面的压力传感器测量压力,如图3所示。这是气体离开测量管先端引起的脉动现象,其振幅大小由测量管和液体表面张力的关系决定。预先调整测量管先端的液面正好和水压平衡时,就能够测量到接近真值的压力。

图3

        另外在测量管中充满了惰性气体,可以防止逆流产生,从而防止腐蚀性气体进入传感器。

        关于背压式液位计的产品,请参照背压式液位计LE100,密封容器用背压式液位计LE110和背压式液位开关LT1。

以上

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