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XY-3020 投入式液位計(jì)工作原理

圖片

投入式液位計(jì)工作原理

投入式液位計(jì)是一種通過(guò)測(cè)量液體壓力來(lái)間接計(jì)算液位高度的儀表,廣泛應(yīng)用于水池、水箱、水井、儲(chǔ)罐等各類容器的液位監(jiān)測(cè)。其工作原理基于液體靜壓力與液位高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,具體可分為以下幾個(gè)核心環(huán)節(jié):

一、核心原理:液體靜壓力公式

投入式液位計(jì)的測(cè)量基礎(chǔ)是帕斯卡定律:液體中某一點(diǎn)的靜壓力與該點(diǎn)到液面的垂直高度成正比,公式為:
P = ρ × g × h + P?
其中:
  • P 為液位計(jì)傳感器感受到的總壓力(單位:Pa);
  • ρ 為被測(cè)液體的密度(單位:kg/m3);
  • g 為重力加速度(約 9.8m/s2);
  • h 為液位高度(即傳感器到液面的垂直距離,單位:m);
  • P? 為液面上的大氣壓力(單位:Pa)。
通過(guò)測(cè)量總壓力 P 并消除大氣壓力 P? 的影響,即可反推出液位高度 h:
h = (P - P?) / (ρ × g)

二、關(guān)鍵部件的作用

投入式液位計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接服務(wù)于壓力測(cè)量,核心部件的功能如下:
  1. 壓力傳感器(核心元件):
通常采用擴(kuò)散硅或陶瓷傳感器,其內(nèi)部的壓敏電阻會(huì)隨壓力變化而改變阻值,從而將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為微弱的電信號(hào)(mV 級(jí)電壓)。
  1. 通氣電纜 / 導(dǎo)氣裝置
用于消除液面上大氣壓力 P? 的影響 —— 通過(guò)電纜內(nèi)的通氣孔將大氣壓力引入傳感器的參考端,使傳感器僅測(cè)量由液位高度產(chǎn)生的表壓(即 P - P?),確保計(jì)算結(jié)果不受大氣壓波動(dòng)影響。
  1. 信號(hào)處理電路
將傳感器輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、溫度補(bǔ)償(消除液體密度隨溫度變化的誤差),最終轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(如 4-20mA 電流信號(hào)或 RS485 數(shù)字信號(hào)),便于與控制系統(tǒng)對(duì)接。
  1. 不銹鋼外殼 / 探頭
保護(hù)傳感器免受液體腐蝕(材質(zhì)通常為 316 不銹鋼,特殊工況可選用哈氏合金),并確保探頭完全浸入液體中。

三、工作流程

  1. 安裝部署:將液位計(jì)的探頭(壓力傳感器)投入液體底部,電纜沿容器壁固定,頂部的電子單元安裝在容器外部。
  1. 壓力感知:探頭受到液體壓力 P,同時(shí)通過(guò)通氣電纜引入大氣壓力 P? 作為參考。
  1. 信號(hào)轉(zhuǎn)換:傳感器將壓力差(P - P?)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),經(jīng)處理電路轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
  1. 液位計(jì)算:控制系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)反推液位高度 h,并實(shí)時(shí)顯示或控制(如聯(lián)動(dòng)水泵啟停)。

四、適用特點(diǎn)

  • 優(yōu)勢(shì):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、測(cè)量穩(wěn)定(不受液體顏色、渾濁度影響),適合深液位(可達(dá)數(shù)百米)和開(kāi)放容器測(cè)量。
  • 局限:不適用于腐蝕性極強(qiáng)(需特殊材質(zhì))、粘稠易結(jié)晶(可能堵塞探頭)或含大量氣泡(壓力不穩(wěn)定)的液體。
通過(guò)這一原理,投入式液位計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)液位的連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、市政等領(lǐng)域的常用液位測(cè)量方案。

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