浮筒液位计的结构和测量原理

一、浮筒液位计的构造

浮筒液位计的主要由以下几部分构成：浮筒、连接件（钢丝、固定卡）、扭力杆、扭力传感变送器以及测量筒（外浮筒）等表体附件。

浮筒是一个器壁很厚的金属管两端焊死，一端留有一个接口环为浮筒的上端。

连接钢丝是一个韧性好性变小的不锈钢条，一端连接固定在浮筒拉环上，一端固定在扭力杆的固定卡上，把浮筒和扭力杆连接起来，是一个力的软传导部件。

扭力杆是一个机械的扭转臂，把连接钢丝上由浮筒重力和液体浮力相互作用产生的拉力，转换为绕轴转动的轴位移。

扭力传感变送器对扭力杆臂上的轴位移进行检测处理转换，然后与变送器内部程序参数进行运算比较，计算得出此时的液位高度，显示并输出标准电流信号远传。实现液体的液位检测。

浮筒液位计的结构和测量原理

二、测量原理

当被测液体无液位时，浮筒不受浮力，浮筒顶部所接的连接钢丝处于紧绷状态，扭力杆受浮筒重力影响产生一个固定的扭转力，此时浮筒液位计应输出4毫安电流，即浮筒液位计为零点。

当被测液体的液位上升时，液体进入测量筒，浮筒杆随着液位的升高，排出的液体体积不断增多。根据阿基米德定律，物体所受的浮力等于这个物体所排出的液体的体积重量。由于浮筒杆是一个体积小重量沉得金属管，浮筒所排出的液体重量远远小于浮筒本身的重量，因此浮筒上部的连接件仍然处于紧绷状态，扭力杆承受着浮筒重力减去浮筒所排出液体的重量（浮筒的浮力）产生一个变化的扭转，此时浮筒液位计输出一个变化的大于4毫安的电流。

当被测液体的液位达到zu高，此时浮筒全部浸没入被测液体，此时浮筒所排出的液体的体积重量为一固定数值，此时扭力杆所承受的扭转力为浮筒自身重量减去浮筒所排出的液体的重量，此时扭力杆承受着一个固定的扭转力，浮筒液位计输出的电流为20毫安，即浮筒液位计的满度。

根据阿基米德定律，整个液位测量过程中浮筒上部连接钢丝所承受的拉力

F= mg-ρVg=G -πd2/4ρgH

公式中G为浮筒的重量，d为浮筒的外径，ρ为被测液体的密度，H为被测液体的高度。

上述的公式经过转换变为：

H=4（G-F）/πd2ρ=K（G-F）/ρ

式中K为一固定常数4/πd2

从公式中可以看出钢丝所受的拉力F在液体密度ρ一定的情况下，与被测液体的高度H成单值对应的反比关系。只要检测出浮筒上部钢丝的拉力F即可得出被测液体的高度。

浮筒液位计的结构和测量原理