浮子液位計是利用浮力(阿基米德定理)中恒浮力原理工作的液位測量?jì)x表。
在重力場(chǎng)中,流體中的物體由于和周?chē)黧w的密度差而受到的垂直向上的力是為浮力?!?/p>
在液體中整體密度低于液體密度的物體最終會(huì )浮在液體表面,這個(gè)物體可以被稱(chēng)為浮子。在條件不變的情況下浮子受到的浮力恒定的(恒浮力)?!?/p>
當浮子受到一個(gè)小于其自身重量的向上的力或者受到一個(gè)小于等同于自身體積的液體的重量的向下的力時(shí),浮子最終會(huì )浮在液體表面的特性不會(huì )被改變。在穩定狀態(tài)下浮子受到的浮力是恒定的。在液體表面位置發(fā)生垂直改變時(shí),浮子的垂直位置在恒浮力作用下會(huì )隨液體表面位置同步改變。?
通過(guò)各種機械、電磁、光學(xué)等物理手段將浮子所處的垂直位置,以人可以直接讀出的形式表現出來(lái)的設施,就是浮子液位計。
浮子液位計的結構形式:
?平衡式:利用滑輪和索具將一個(gè)處于容器外部的平衡力,如配重或發(fā)條,與處于容器內部的浮子連接起來(lái)。當浮子隨液面做上下運動(dòng)時(shí)帶動(dòng)索具、滑輪或配重或發(fā)條一起運動(dòng),通過(guò)檢測這種運動(dòng)中的位移或轉動(dòng)來(lái)在容器外部讀取液位。這類(lèi)液位計在大型儲罐上應用較多,常見(jiàn)有:浮標液位計、鋼帶液位計等。
杠桿式:設置一個(gè)杠桿并將支點(diǎn)設置在容器壁上,將浮子固定在杠桿位于容器內側的一端,當浮子隨液面做上下運動(dòng)時(shí)帶動(dòng)杠桿位于容器外的另一端運動(dòng),或者帶動(dòng)支點(diǎn)轉動(dòng),通過(guò)檢測這種運動(dòng)中的位移或轉角可以容器外部讀取液位。這類(lèi)液位計由于其結構特性導致抗外力能力較強和具有高可靠性,所以常用在移動(dòng)容器上或制作成液位開(kāi)關(guān)。常見(jiàn)有:船用液位計、浮球開(kāi)關(guān)等。
連桿式 :在浮球上部設一連桿,當浮球上下運動(dòng)時(shí)帶動(dòng)連桿同步上下運動(dòng),并在連桿上端讀出液位?! ∵@類(lèi)液位計適用于液面低于人員操作高度(如地下水池)的液位測量。
導桿式 :將浮子做成環(huán)形套在一根導桿上,浮子隨液位變化沿導桿做上下運動(dòng)。在浮子內部置一永久磁性物體,同時(shí)在導桿內部設置磁敏元件,由磁敏元件檢出浮子位置并轉為與其相對應的代表液位高低的電信號輸出。這類(lèi)液位計在容器內介質(zhì)存在劇烈運動(dòng)時(shí)表現較好,在僅需遠傳信號不需要現場(chǎng)液位標尺式指示的時(shí)候具有結構簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。同時(shí)是目前在命名上采用“浮子液位計”較多的類(lèi)型。
連通管式:在容器外側設一垂直管道,上下通過(guò)管道與容器相連,根據連通管原理當容器內存有液體時(shí),液體會(huì )進(jìn)入垂直管道,并與容器內的液面等高。這時(shí)在管道內置一浮子,則浮子的位置可以反映容器內液面。這類(lèi)液位計由于浮子設置在容器外面,不受容器內液體水平移動(dòng)的影響。所以適應性較好,能夠在更多的應用環(huán)境下實(shí)現較高的測量精度。