浮力式液位測量的變浮力法液位測量
當物體被浸沒在液體里的體積不同時,物體所受的浮力也不同。因此,通過檢測物體所受浮力的變化,便可知道液位的變化。
將一橫截面相同,重量為W的圓形金屬浮筒懸掛在彈簧上,浮筒的重量被彈簧力所平衡。當浮筒的一部分被液體浸沒時,由于受到液體的浮力作用而使浮筒的向上移動,當與彈簧力達到平衡時,浮筒才停止移動,平衡時其關(guān)系如下:
cx=W-Ahρg (1)
式中,c為彈簧的剛度(N/m);x為彈簧壓縮的位移(m);A為浮筒的截面積(m2);H為浮筒被液體浸沒的深度(m);ρ為被測液體的密度(kg/m3);g為重力加速度(m/s2)。
當容器內(nèi)液體的液位變化時,浮筒浸入部分的深度H就要發(fā)生變化,彈簧所受的力也跟著變化,則彈簧變形產(chǎn)生位移△x,形成新的平衡關(guān)系如下:
c(x-△x)=W-A(H+△H-△x)ρg (2)
將式(1)減式(2)得
c△x = A(△H-△x)ρg
△x = Aρg - △H =K△H
c+Aρg
式中,△x為浮筒的位移量;△H為液位的變化量;K為比例系數(shù)。
由此可知,浮筒的位移量與液位的變化量成正比,比例系數(shù)K只與彈簧的剛度、浮筒的截面積、液體的密度有關(guān)。欲改變量程和靈敏度,可通過改變K來實現(xiàn)。
變浮力法測量液位是通過檢測元件把液位的變化轉(zhuǎn)化為力的變化,然后再把力的變化轉(zhuǎn)換為位移。如果通過轉(zhuǎn)換器把位移轉(zhuǎn)換成電信號,就可以進行指示和遠傳。