因此只要检测出浮子的位置就可以知道物位。
浮子位置的检测方法有很多，可以直接指示也可以将信号远传。
如下图给出磁性转换方式构成的舌簧管式液位计结构原理图。
仪表的安装方式见图1-7（c），在容器内垂直插入下端封闭的不锈钢导管，浮子套在导管外可以上下浮动。
图1-7（a）导管内的条形绝缘板上紧密排列着舌簧管和电阻，浮子里面装有环形永磁铁，环形永磁铁的两面为N,S极，其磁力线将沿管内的舌簧管闭合，即处于浮子中央位置的舌簧管将吸合导通，而其他舌簧管则为断开状态。
舌簧管和电阻按图1-7（b）接线，随着液位的变化，不同舌簧管的导通使电路可以输出与液位相对应的信号。
这种液位计结构简单，通常采用两个舌簧管同时吸合可以提高其可靠性。
但是由子舌簧管尺寸及排列的限制，液位信号的连续性较差，且量程不能很大。
图1-7舌簧管式液位计
1—导管；2—条形绝缘板；3—舌簧管；4—电阻；5—浮子；6—磁环
下图1-8所示为一种伺服平衡式浮子液位计。
卷绕在鼓轮上的测量钢丝绳前端与浮子连接，浮子静止在液面上时，对钢丝绳产生一定的张力。
当液位变化时，浮子所受浮力改变，钢丝绳张力亦变化。
这使传动轴的转矩改变，并引起平衡弹簧的伸缩，由张力检测磁铁和磁束感应传感器组成的张力传感器的输出将变化。
经与标准张力值比较而给出偏差信号，使步进电机向减少偏差的方向转动。
步进电机带动由传动皮带，蜗杆，涡轮和磁耦合内外轮构成的传动机构使鼓轮旋转，并使浮子移动，直至浮力恢复到原来的数值。
鼓轮的旋转量即步进电机的驱动步数反映了液位的变化量。
这种连续控制使浮子可以跟踪液位变化，仪表配有微处理，可以进行信号转换，运算和修正，可以现场显示，也可以将信号远传。
图1-8伺服平衡式浮子液位计
1-浮子；2-测量钢丝；3-鼓轮；4-磁耦合外轮；5-磁耦合内轮；6-传动轴；7-涡轮；8-磁束感应传感器；9-张力检测磁铁；10-同步皮带；11-步进电机；12-显示器；13-电路板；14-蜗杆；15-平衡弹簧
②变浮力法测量液位的原理：
如图1-9所示，设浮筒重为W，浮筒在某一位置时弹簧的伸长量为X,弹簧系数为C，A为浮筒的截面积，平衡时有：
W-Aρg△h=CX，液位变化时，由于浮筒所受的浮力发生变化，浮筒的位置也要发生变化，当液位升高△h′时，则液位高度为h+△h′,因浮力增加，使浮筒上升△X,于是浮筒浸没在液体中的高度为△h+△h′-△X,当达到新的平衡时，有C（X-△X）=W-Aρg（△h+△h′-△X）,将两式相减有C△X=Aρg△h′-Aρg△X,△h′=（C+Aρg）△X/Aρg,△X=Aρg△h′/（C+Aρg），由此可知，浮筒产生的位移△X与液位变化△h′成比例。
如果在浮筒的连杆上安装铁心，通过差动变压器便可输出相应的电信号，指示出液位的数值。
综上所述，变浮力法测量液位是通过检测元件把液位的变化转换为力的变化，然后再把力的变化转换为机械位移（线位移或角位移），并通过转换器把机械位移转换为电或气信号，以便进行远传和显示。
图1-9变浮力法测量液位计
1.3.4电容式物位计
电容式物位计由电容物位传感器和检测电容的测量线路组成，它是基于圆筒形电容器的原理而工作的。
由两个长度为L,半径分别为R和r的圆筒形金属导体，中间隔以绝缘物质构成圆筒形电容器，当中间所充介质为介电常数ε1的气体时，则两圆筒间的电容量为C1=2πε1L/（lnR/r）,如果电极的一部分被介电常数为ε2的液体（非导电性的）所浸没时，则有电容量的增量△C产生（ε2＞ε1），两极间的电容量为C=C1+△C,如果电极被浸没的长度为l,则电容量的数值为△C=2π（ε2-ε1）l/（lnR/r）,从上式可知，当ε2、ε1、R、r不变时，电容增量△C与电极浸没的长度l成正比，因此测出电容增量△C的数值变可知道液位的高度。
大致可分成三种工作方式：
图1-10电容式物位计的工作原理
（a）适用于立P式圆筒形导电容器，非导电液体或固体粉末的物位测量。
在这种应用中，器壁为电容的外电极，沿轴线插入金属棒，作为内电极。
（b）适用于非金属容器，或虽为金属容器，但非立式圆筒形，物料为非导电性液体的液位的测量。
在这种应用中，中心棒状电极的外面套有一个同轴金属筒，并通过绝缘支架互相固定，金属筒的上下开口，或整体上均匀分布多个小孔，使筒内外的液位相同。
中央圆棒与金属套筒构成两个电极，电容的中间介质为气体和液体物料。
这样组成的电容Cx与容器的形状无关，只取决于液位的高低。
由于固体粉粒容易滞留在极间，所以此种电极不适于固体物位的测量。
（c）适用于立式圆筒形导电容器，且物料为导电性液体的液位测量。
电容式物位计的特点有：
可测量液位、粉状料位、也可测界位，具有结构简单，安装要求低等特点，但当被测介质粘度较大时，液位下降后，电极表面仍会粘附一层被测介质，从而造成虚假液位示值，严重影响测量精度。
被测介质的温度、湿度等变化都能影响测量精度，当精度要求较高时，应采用修正措施。
1.3.5超声式物位计
超声波在气体，液体及固体中传播，具有一定的传播速度。
超声波在介质中传播时会被吸收而衰减，在气体中传播的衰减最大，在固体中传播的衰减最小。
超声波在穿过两种不同介质的分界面时会产生反射和折射，对于声阻抗（声速和介质密度的乘积）差别较大的相界面，几乎为全反射。
从反射超声波至收到反射回波的时间间隔与分界面位置有关，利用这一比例关系可以进行物位测量。
回波反射式超声波物位计的工作原理，就是利用发射的超声波脉冲将由被测物料的表面反射，测量从发射超声波到接收回波所需的时间，可以求出从探头到分界面的距离，进而测得物位。
根据超声波传播介质的不同，超声式物位计可以分为固介式，液介式和气介式。
它的组成主要有超声换能器和电子装置，超声换能器有压电材料制成，它完成电能和超声能的可逆转换，超声换能器可以采用接，收分开的双探头方式，也可以只有一个自发自收的单探头。
电子装置用于产生电信号激励超声换能器发射超声波，并接收和处理超声换能器转换的电信号。
图1-11液介式超声波物位计的测量原理
如图1-11所示为一种液介式超声波物位计的测量原理。
置于容器底部的超声换能器向液面发射短促的超声波脉冲，经时间t后，液面处产生的反射回波又被超声波换能器接收。
则由超声波换能器到液面的距离H可用下式求出：
H=½ct，式中c为超声波在被测介质中的传播速度。
只要声速已知，可以精确测量时间t，求得液位。
超声波在介质中的传播速度易受介质的温度，成分等变化的影响，是影响物位测量的主要因素，需要进行补偿。
通常可在超声换能器附近安装温度传感器，自动补偿声速因温度变化对物位测量的影响。
还可使用校正器，定期校正声速。
超声式物位计的构成型式多样，还可以实现物位的定点测量。
这类仪表无机械可动部件，安装维修方便，超声换能器寿命长，可以实现非接触测量，能实现防爆。
由于其对环境的适应性较强，应用广泛。
1.3.6雷达物位计
微波物位计俗称雷达物位计，雷达是英文RadioDetectionandRaging（无线电检测与测距）首字母的缩写词。
微波物位计工作方式类似雷达即向被测目标发射微波，由目标反射的回波返回发射器被接收，与发射波进行比较，确定目标存在并计算出发射器到目标的距离。
雷达物位计按工作方式可以分为非接触式和接触式两种。
非接触式微波物位计常用喇叭或杆式天线来发射与接收微波，仪表安装在料仓顶部，不与被测介质接触，微波在料仓上部空间传播与返回。
安装简单、维护量少，并且不受料仓内气体成分、粉尘、温度变化等的影响。
接触式微波物位计一般采用金属波导体（杆或钢缆）来传导微波，仪表从仓顶安装，导波杆直达仓底，发射的微波沿波导体外部向下传播，在到达物料面时被反射，沿波导体返回发射器被接收。
目前微波（雷达）物位计技术方案有脉冲法（PULS）和连续调频法（FMCW）两种。
连续调频（FMCW）技术测量物位是将传播时间转换成频差的方式，通过测量频率来代替直接测量时差，来计算目标距离。
发射一个频率被线性调制的微波连续信号，频率线性上升（下降），所接收到的回波信号频率也是线性上升（下降）的，两者的频率差将比例于离目标的距离。
频率被调制的信号通过天线向容器中被测物料面发射，被接收的回波频率信号和一部分发射频率信号混合，产生的差频信号被滤波及放大，然后进行快速傅利叶变换（FFT）分析，FFT分析产生一个频谱，在此频谱上处理回波并确认回波。
脉冲波测距是由天线向被测物料面发射一个微波脉冲，当接收到被测物料面上反射回来的回波后，测量两者时间差（即微波脉冲的行程时间），来计算物料面的距离。
微波发射和返回之间的时差很小，对于几米的行程时间要以纳秒来计量。
脉冲测距采用规则的周期重复信号，并重复频率（RPF）高。
微波（雷达）物位计使用的微波频率有三个频段：
C波段（5.8～6.3GHz）、X波段（9～10.5GHz）、K波段（24～26GHz）。
制造商根据自己的技术及国家批准的频率来设计产品。
物位测量中的微波一般是定向发射的，通常用波束角来定量表示微波发射和接收的方向性。
波束角和天线类型有关，也和使用的微波频率（波长）有关。
对于常用的圆锥形喇叭天线来说，微波的频率越高，波束的聚焦性能越好，即波束角小，在实际使用中这是十分重要的，低频微波物位计有较宽的波束，如果安装不得当，将会收到内部结构产生的较多的虚假回波，例如：
采用4”喇叭天线的26GHz雷达的典型波束角为8°，而5.8GHz的典型波束角为17°。
并且，微波的频率越高，其喇叭尺寸也可以做的越小，更易于开孔安装。
目前还没有频率高于K波段（24—26GHz）的微波（雷达）物位计。
而X波段雷达由于没有明显的应用特点，而在各大物位厂商的雷大物位技术发展中趋于被淘汰。
1.3.7物位开关
进行定点测量的物位开关是用于检测物位是否达到预定高度，并发出相应的开关量信号。
针对不同的被测对象，物位开关有多种型式，可以测量液位，料位，固-液分界面，以及判断物料的有无等。
物位开关的特点是简单，可靠，使用方便，使用范围广。
物位开关的工作原理与相应的连续测量仪表相同，下表列出物位开关的特点及示意图。
图1-12物位开关
分类
示意图
与被测介质接触部
浮球式
浮球
电导式
电极
振动叉式
振动叉或杆
微波穿透式
非接触
核辐射式
非接触
运动阻尼式
运动板
1.4物位仪表的选用与安装
1．差压式液位计的选用，应符合下列规定:
（1）液位（界面）测量，宜选用差压变送器;
（2）对于腐蚀性液体、粘稠性液体、熔融性液体、沉淀性液体等，当采取灌隔离液、吹气或冲液等措施时，亦可选用差压变送器;
（3）对于腐蚀性介质、粘稠性液体、易气化液体、含悬浮物液体等，宜选用平法兰式差压变送器;
（4）对于易结晶的液体、高粘度的液体、结胶性液体、沉淀性液体等，宜选用插人式法兰差压变送器;
（5）当被测对象有大量冷凝物或沉淀物析出时，宜选用双法兰式差压变送器;
（6）用差压式仪表测量锅炉汽包液位时，应采用双室平衡容器;
（7）测液位的差压变送器宜带有迁移机构，其正、负迁移量应在选择仪表量程时确定;
（8）对于正常工况下液体密度发生明显变化介质，不宜选用差压式变送器。
2.浮筒式液位计的选用，应符合下列规定:
（1）在密度、操作压力范围比较宽的场合，一般介质的液位界面测量，宜选用浮筒式液位计，但在密度变化较大的场合，不宜选用浮筒式液位计。
下列场合宜选用浮筒式液位计:
a测量范围在2000mm以内，比密度差为0.5--1.5的液体的液位连续测量;b测量范围1200mm
以内，比密度差为0.1-0.5的液体界面的连续测量;c真空、负压或易气化的液体的液位测量。
（2）对于清洁液体，宜选用外浮筒式液位计，并优先采用“侧一侧”法兰连接型。
（3）对于粘稠、易凝、易结晶的介质，宜选用内浮筒式液位计，也可选用带蒸汽夹套式的外浮筒式液位计。
（4）内浮筒式液位计用于被测液体扰动较大的场合，应加装防扰动影响的平稳套管。
（5）电动浮筒液位计用于被测液位波动频繁的场合，其输出信号应加阻尼器。
（6）电动浮筒液位计在被测介质温度高于200℃时应带散热片，温度低于0℃时应带延伸管。
3．浮子（球）式液位计的选用，应符合下列规定:
（1）对于液位变化范围大或含有颗粒杂质的液体以及负压系统，在下列场合可采用浮子式液位计:
a各类贮槽液位的连续测量和容积计量;b两种液体的密度变化不大，且比密度差大于0.2的界面测量。
（2）对于粘度较大、温度较高（不高于4501C）、不宜引出的介质（如减压渣油、润滑油等）的液位测量，宜选用内浮子（球）液位计。
（3）对于脏污液体，以及在环境温度下易结晶、结冻的液体，不宜采用浮子（球）式液位计。
4.电容式液位计或射频式液位计的选用，应符合下列规定:
（1）腐蚀性液体、沉淀性流体以及其它工艺介质的液位连续测量和位式测量，可选用电容式液位计或射频式液位计。
（2）用于界面测量时，两种液体的电气性能（介电常数等）必须符合产品的技术要求。
（3）电容液位计或射频式液位计，应根据被测介质的导电性能、工艺容器的
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