Измерение уровня жидких веществ. Буйковые, гидростатические, емкостные уровнемеры.

Буйковые уровнемеры.

Цилиндрический буёк, который изготовлен из материала, плотность которого больше плотности жидкости, является чувствительным элементом буйковых уровнемеров. Принцип действия основан на законе Архимеда.

Если уровень контролируемой среды становится выше h ₀ (например, h), то часть буйка длиной (h – h ₀) погружается в жидкость, поэтому вес буйка уменьша­ется на некоторую величину, определяемую как

F =ρgS (h − h ₀).

Следовательно, уменьшается и момент М₁, создаваемый буйком на штан­ге (2). Так как момент М₂ становится больше момента М₁, штанга поворачивается вокруг точ­ки О по часовой стрелке и перемещает рычаг (3) измерительного преоб­разователя (5). Электрический или пневматический измерительный преобразователь фор­мирует выходной сигнал. Движение измерительной системы происходит до тех пор, пока сумма моментов всех сил, действующих на рычаг (2), не станет равной нулю.

Уплотнительная мембрана (6) служит для герметизации технологической емкости при установке в ней чувст­вительного элемента.

Как вариант, буек может быть установлен в специальной выносной камере вне технологической емкости.

Диапазон измерения буйковых уровнемеров находится в пределах от 0,025 м до 16 м. Класс точности приборов – 1, 1.5.

Гидростатические уровнемеры.

Принцип действия основан на измерении гидростатического давления (закон Паскаля), которое связано с уровнем столба жидкости соотношением: P=ρgh.

Если аппарат находится под давлением, то используют дифманометры со шкалой в метрах. Если рабочая среда агрессивна, то для предотвращения ее контакта с ЧЭ в ДМ используют пьезометрические уровнемеры. ЧЭ такого уровнемера представляет собой стеклянную трубку, в которую с постоянным расходом подается воздух или инертный газ. Давление в трубке после дросселя измеряется манометром. Расход выбирают так, чтобы образовывалось 1-3 пузырька в секунду. Недостатком является невозможность применения в герметичных аппаратах.

Емкостно́й уровнеме́р — один из типов электрических датчиков-измерителей уровня. Основан на принципе измерения уровня жидкости в резервуаре при помощи измерения электрической ёмкости датчика.

Датчик емкостного уровнемера представляет собой электрический конденсатор, состоящий из двух или более обкладок — изолированных проводников, помещенных в резервуар с жидкостью, уровень которой измеряется (иногда используется одна обкладка, а в качестве второй выступает проводящая стенка резервуара). Жидкость может свободно проникать в пространство между обкладками. Сигналом изменения уровня жидкости в резервуаре является изменение электрической ёмкости датчика.

При изменении уровня жидкости в резервуаре изменяется относительная диэлектрическая проницаемость пространства между обкладками конденсатора в результате изменения уровня жидкости, поскольку диэлектрическая проницаемость жидкости и среды без неё (например, воздуха) в общем случае различна. В результате изменяется и электрическая ёмкость датчика.