壓力式/差壓式液位傳感器的工作原理解析

靜壓式液位計是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，通過壓力傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號，以檢測液位的高低，主要分為壓力式和差壓式液位傳感器。

（1）壓力式液位傳感器的工作原理

對于開口容器，測量液位高度有三種壓力式液位計。

壓力表式液位計如圖（a）所示，它利用引壓管將壓力變化值引入高靈敏度壓力表中進(jìn)行測量。壓力表的高度與容器底等高，壓力表中的讀數(shù)直接反映液位的高度。

如果壓力表的高度與容器底不等高，當(dāng)容器中液位為零時，表中讀數(shù)不為零，為容器底部與壓力表之間的液體的壓力差值，該差值稱為零點遷移，這時要進(jìn)行正向或負(fù)向遷移來消除影響。壓力表式液位計使用范圍較廣，但要求介質(zhì)潔凈，黏度不能過大，以免阻塞引壓管。

法蘭式液位變送器如圖（b）所示，變送器裝在容器底部的法蘭上，作為敏感元件的金屬膜和導(dǎo)壓管與壓力變送器的測量室相連，導(dǎo)壓管內(nèi)封入沸點高、膨脹系數(shù)小的硅晶體，使被測介質(zhì)與測量系統(tǒng)隔離。

法蘭式液位變送器將液位信號轉(zhuǎn)換為電信號或氣動信號，用于液面顯示或控制調(diào)節(jié)。由于采用了法蘭式連接，而且介質(zhì)不必流經(jīng)導(dǎo)壓管。因而可檢測有腐蝕性、易結(jié)晶、黏度大或有色的介質(zhì)。

吹氣式液位計如圖（c）所示，將一根吹氣管插入至被測液體的最底面（零液位），使吹氣管通入一定量的氣體，吹氣管中的壓力與管口處液柱靜壓力相等，用壓力計測量吹氣管上端壓力，就可以測量液位。

由于吹氣式液位計將壓力檢測電路移至頂部，其使用維修都很方便，很適合于地下儲藏、深井等場合。

（2）差壓式液位傳感器

在封閉容器中測量液位的高度，被測液體表面的壓力不一定與大氣壓力相同，此時不能應(yīng)用壓力式液位計。因為容器下部的液體壓力除了與液位高度有關(guān)外，還與液面上的氣體介質(zhì)壓力有關(guān)。在這種情況下，可以采用測量差壓的方法來測量液位。

如圖（a）所示為差壓式液位計原理，這種測量方法在測量過程中需消除液面波動對示值的影響，差壓式液位計采用差壓式變送器，經(jīng)容器底部反映液位高度和液面上氣體的壓力引入變壓器的正壓室;將容器上氣體壓力引入變送器的負(fù)壓室。

引壓方式可根據(jù)液體性質(zhì)選擇，為了防止由于內(nèi)、外溫差使氣壓引壓管中的氣體凝結(jié)成液體，一般在低壓管中充滿隔離液體。差壓式變送器測得的差壓與液位高度成正比。

應(yīng)用此種方法，由差壓式變送器將差壓輸出，經(jīng)其他方式將壓力轉(zhuǎn)換成電信號，通過輸出的電信號來檢測液位的高低，當(dāng)差壓變送器與容器底面不平行時，如圖（b）所示，必須采用零點遷移【當(dāng)輸入處于范圍下限值時，由于某些影響量引起的輸出值的變化。當(dāng)下限值不為零值時，亦稱為始點遷移（偏移）】的方法來克服固定差壓的影響。