浮力式液位测量的变浮力法液位测量
仪器信息网 · 2011-03-24 00:34 · 29943 次点击
浮力式液位测量的变浮力法液位测量
当物体被浸没在液体里的体积不同时,物体所受的浮力也不同。因此,通过检测物体所受浮力的变化,便可知道液位的变化。
将一横截面相同,重量为W的圆形金属浮筒悬挂在弹簧上,浮筒的重量被弹簧力所平衡。当浮筒的一部分被液体浸没时,由于受到液体的浮力作用而使浮筒的向上移动,当与弹簧力达到平衡时,浮筒才停止移动,平衡时其关系如下:
cx=W-Ahρg(1)
式中,c为弹簧的刚度(N/m);x为弹簧压缩的位移(m);A为浮筒的截面积(m2);H为浮筒被液体浸没的深度(m);ρ为被测液体的密度(kg/m3);g为重力加速度(m/s2)。
当容器内液体的液位变化时,浮筒浸入部分的深度H就要发生变化,弹簧所受的力也跟着变化,则弹簧变形产生位移△x,形成新的平衡关系如下:
c(x-△x)=W-A(H+△H-△x)ρg(2)
将式(1)减式(2)得
c△x=A(△H-△x)ρg
△x=Aρg-△H=K△H
c+Aρg
式中,△x为浮筒的位移量;△H为液位的变化量;K为比例系数。
由此可知,浮筒的位移量与液位的变化量成正比,比例系数K只与弹簧的刚度、浮筒的截面积、液体的密度有关。欲改变量程和灵敏度,可通过改变K来实现。
变浮力法测量液位是通过检测元件把液位的变化转化为力的变化,然后再把力的变化转换为位移。如果通过转换器把位移转换成电信号,就可以进行指示和远传。