Измерение уровня. Буйковые, поплавковые, емкостные, радиолокационные, ультразвуковые, гидростатические, вибрационные уровнемеры

Гидростатические уровнемеры
Гидростатический метод измерения уровня основан на измерении гидростатического давления столба жидкости по формуле

P = ρgh,

где P – давление, ρ – плотность, g – ускорение свободного падения, h – высота столба жидкости, не зависящее от формы и объема резервуара.
Гидростатические датчики давления (уровня) применяются для измерения уровня любых жидкостей, начиная от воды и заканчивая пастами, в резервуарах, скважинах, колодцах. Принцип действия основан на преобразовании деформации упругого чувствительного элемента под воздействием гидростатического давления (столба жидкости над чувствительным элементом) в аналоговый токовый сигнал. Рисунок 6.



Рисунок 6 – Гидростатический уровнемер

Гидростатические уровнемеры позволяют производить измерения

• 
  в диапазоне до 250 КПа, что соответствует (для воды) 25-и метрам,
  
• 
  с точностью до 0,1%,
  
• 
  при избыточном давлении до 10 МПа,
  
• 
  и температуре рабочей среды: – 40...+120°С.
  

Достоинства:

• 
  точность;
  
• 
  применим для загрязнённых жидкостей;
  
• 
  соответствующее оборудование не нуждается в сложном техническом обслуживании.
  

Недостатки:

• 
  движение жидкости вызывает изменение давления и приводит к ошибкам измерения (давление относительно плоскости отсчёта зависит от скорости потока жидкости следствие закона Бернулли);
  
• 
  атмосферное давление должно быть скомпенсировано;
  
• 
  зависимость показаний от плотности жидкости, поэтому изменение плотности может быть причиной ошибки измерения.
  

Емкостные уровнемеры
Принцип действия емкостных уровнемеров основан на различии диэлектрической проницаемости контролируемой среды (водных растворов солей, кислот, щелочей) и диэлектрической проницаемости воздуха либо водяных паров (рисунок 7)



Рисунок 7 – Емкостные уровнемеры

Емкостные уровнемеры применяются в следующих средах:

• 
  Жидкость, суспензии, порошки, гранулы с диэлектрической проницаемостью εr > 1.5.
  
• 
  Химикалии с плотными слоями газа над поверхностью.
  
• 
  Вязкие и агрессивные среды (масла, азотная, серная, соляная кислота).
  
• 
  Высокое давление, высокая температура от – 60 до + 250ºС или вакуум.
  

Достоинства емкостных датчиков уровня:

• 
  быстродействие; простота; малая масса; высокая чувствительность; отсутствии механических подвижных инерционных частей; электроды с фторопластовым покрытием обеспечивают возможность их применения в агрессивных средах.
  

Недостатки:

• 
  высокая чувствительность к изменению электрических свойств жидкостей, обусловленных изменением их состава, температуры и т. п.,
  
• 
  образование на элементах датчика электропроводящей или непроводящей пленки вследствие химической активности жидкости, конденсации ее паров, налипания самой жидкости на контактирующие в ней элементы и т. п.