[科普中国]-物位测量

简介

通过物位测量可以确定容器中被测介质的储存量，以保证生产过程物料平衡，也为经济核算提供可靠依据。物位测量的特点是敏感元件接收到的信号一般与被测介质的某一特性参数有关，例如静压式和浮力式液位计与介质的密度有关；电容式物位计与介质的介电常数有关；超声波物位计与声波在介质中的传播速度有关；而射线式物位计与介质对射线的线性吸收系数有光。当被测介质的温度、组分等改变时，这些参数可能也要变化，从而影响测量精度等。1

基本原理在物位侧量中，尽管各种测量方法所用的技术各不相同，但可把它们归纳为以下几种测量原理1：

（1）基于力学原理

敏感元件所受到的力（压力）的大小与物位成正比，它包括静压式、浮力式和重锤式物位测量等。

（2）基于相对变化原理

当物位变化时，物位与容器底部或顶部的距离发生改变，通过测量距离的相对变化可获得物位的信息。这种测量原理包括声学法、微波法和光学法等。

（3）基于某强度性物理量随物位的升高而增加原理

例如对射线的吸收强度，电容器的电容量等。

主要方法在实际生产中，物位测量对象有液位也有料位等，有几十米高的大容器、也有几毫米的微型容器，介质的特性更是千差万别。因此，物位测量方法很多，以适应各种不同的测量要求。1

目前常用的物位测量方法可分为下列几种。

静压式物位测量根据流体静力学原理检测物位。静止介质内某一点的静压力与介质上方自由空间压力之差，与该点上方的介质高度成正比，因此可利用差压来检测液位。这种方法一般只用在液位的检测。主要采用玻璃管及压力（压差）仪表来侧量。1

浮力式物位测量利用漂浮于液面上浮子随液面变化的位置，或者部分浸没于液体中的物质的浮力随液位变化来检测液位。前者称为恒浮力法，后者称变浮力法，二者均用于液位的测量。恒浮力式物位测量包括浮标式、浮球式和翻板式等各种方法。变浮力式物位测量方法中典型的敏感元件是浮筒，它是利用浮筒由于液体浸没高度不同以致所受的浮力不同来检测液位的变化。1

电气式物位测量把敏感元件做成一定形状的电极置于被测介质中，根据电极之间的电气参数（如电阻、电容等）随物位变化的改变来对物位进行检测。这种方法既可用于液位检测，也可用于料位检测。1

声学式物位侧量利用超声波在介质中的传播速度及在不同相界面之间的反射特性来侧量物位。液位和料位的测量都可以用此方法。1

射线式物位测量放射性同位素所放出的射线（如β射线、γ射线等）穿过被测介质（液体或固体颗粒）因被其吸收而减弱，吸收程度与物位有关。由于射线的可穿透性，它们常被用于情况特殊或环境恶劣的场合实现各种参数的非接触式测量，如位移、材料的厚度及成分、流体密度、流量、物位等。利用这种方法可实现物位的非接触式测量。1

除此之外还有微波法、光学法、重锤法等。

相关概念物位是指容器（开口或密封）中液体介质液面的高低（称为液位），两种液体介质的分界面的高低（称为界面）和固体块、散粒状物质的堆积高度（称为料位）。用来检测液体的仪表称为液位计，检测分界面的仪表称界面计，检测固体料位的仪表称料位计，它们统称为物位计。1