浮力式物位檢測的基本是通過測量是通過測量漂浮於被測液面上的浮子（也稱浮標）隨液面變化而產生的位移，或利用沉浸在被測液體中的浮筒（也稱沉筒）所受的浮力與液面位置的關係檢測液位。前者一般稱為恆浮力式檢測，後者稱為變浮力式檢測。
基本介紹
- 中文名：浮力式物位檢測
- 外文名：buoyancy level detection
- 類型：恆浮力式，變浮力式
- 意義：保證安全生產
- 相關技術：信號變換技術
- 相關概念：物位，物位計
簡介,恆浮力式物位檢測,變浮力式物位檢測,相關概念,
簡介
物位測量在現代工業生產過程中具有重要地位。通過物位測量可以確定容器中被測介質的儲存量，以保證生產過程物料平衡，也為經濟核算提供可靠依據。通過物位測量並加以控制可以使物位維持在規定的範圍內，這對於保證產品的產量和質量，保證安全生產具有重要意義。在實際生產中，物位測量對象有液位也有料位等，有幾十米高的大容器、也有幾毫米的微型容器，介質的特性更是千差萬別。因此，物位測量方法很多，以適應各種不同的測量要求。浮力式物位檢測是其中的一種檢測方法。
恆浮力式物位檢測
恆浮力式物位檢測包括浮標式、浮球式和翻板式等各種辦法。常採用浮球式液位計測量或控制水位。浮球式水位控制器可作為開口水箱或密閉容器的水位控制儀表。浮球用不鏽鋼製作，安裝在浮筒內，其上端連線有連桿，連桿頂端置有磁鋼。當水位發生變化時，浮球帶動連桿和磁鋼在調整箱組件中非導磁的管道中上、下移動。當磁鋼移動到上下限水銀開關動作，從而實現開關量控制。還有其他類似的浮球式水位感測器等，由於它們的原理比較簡單，這裡不再介紹。
變浮力式物位檢測
變浮力式物位檢測方法中典型的敏感元件是浮筒，它是利用浮筒由於被液體浸沒高度不同以致所受的浮力不同來檢測液位的變化。如圖1是套用浮筒實現物位檢測的原理圖。將一橫截面積為A，質量為m的圓筒形空心金屬浮筒懸掛在彈簧上，由於彈簧的下端被固定，因此彈簧因浮筒的重力被壓縮，當浮筒的重力與彈簧力達到平衡時，則有：
式中 C—彈簧的剛度；
x0—彈簧由於浮筒重力被壓縮所產生的位移。
當浮筒的一部分被液體浸沒時，浮筒受到的液位對它的浮力作用向上移動。當它與彈簧力和浮筒的重力平衡時，浮筒停止移動。設液位高度為H，浮筒由於向上移動實際漫沒在液體中的長度為h，浮筒移動的距離，也就是彈簧的位移改變數為Δx，則：
根據力平衡可得：
式中 ρ—浸沒浮筒的液體密度（kg/m3）；
A—浮筒橫截面積（m2）。
將式（1）帶入上式，整理後便得：
一般情況下，h>>Δx，由式（2）可得H≈h，從而被測液位H可表示為：
上式表明，當液位變化時，使浮筒產生位移，其位移量Δx與液位高度H成正比關係。因此變浮力物位檢測方法實質上就是將液位轉換成敏感元件（在這裡為浮筒）的位移。套用信號變換技術可進一步將位移轉換成電信號，配上顯示儀表在現場或控制室進行液位指示或控制。圖1是在浮筒的連桿上安裝一鐵芯，可隨浮筒一起上下移動，通過差動變壓器使輸出電壓與位移成正比關係。
另外，也可以將浮筒所受的浮力通過扭力管達到力矩平衡，把浮筒的位移變成扭力管的角位移，進一步用其他轉換元件轉換為電信號，構成一個完整的液位計。浮筒式液位計不僅能檢測液位，而且還能檢測界面，但套用較少。
圖1 變浮力式液位計原理圖相關概念
物位是指容器（開口或密封）中液體介質液面的高低（稱為液位），兩種液體介質的分界面的高低（稱為界面）和固體塊、散粒狀物質的堆積高度（稱為料位）。用來檢測液體的儀表稱為液位計，檢測分界面的儀表稱界面計，檢測固體料位的儀表稱料位計，它們統稱為物位計。
