恒浮力法液位测量

测量原理如图6－1所示，将浮子由绳索经滑轮与容器外的平衡重物相连，利用浮子所受重力和浮力之差与平衡重物的重力相平衡，使浮子漂浮在液面上。则平衡关系为

W－F=G (6－1)

式中: W——浮子所受重力;

F——浮子所受浮力;

G——平衡重物的重力。

图6－1 恒浮力式液位计

一般使浮子浸没一半时，满足上述平衡关系。当液位上升时，浮子被浸没的体积增加，因此浮子所受的浮力F增加，则W－F＜G，使原有的平衡关系破坏，则平衡重物会使浮子向上移动。直到重新满足上式为止，浮子将停留在新的液位高度上; 反之亦然。因而实现了浮子对液位的跟踪。若忽略绳索的重力影响，由式 (6－1) 可见，W和G可认为是常数，因此浮子停留在任何高度的液面上时，F的值也应为常数，故称此方法为恒浮力法。这种方法实质上是通过浮子把液位的变化转换为机械位移的变化。

在这种转换方式中，由于浮子上承受的力除平衡重物的重力之外，还有绳索两面端垂直长度l1和l3不等时绳索本身的重力以及滑轮的磨擦力等，这些外力将会使上述的平衡条件受到影响，因而引起读数的误差。绳重对浮子施加的载荷随液位而变，相当于在恒定的W上附加了变动的成份，但由此引起的误差是有规律的，能够在刻度分度时予以修正。磨擦力引起的误差最大，且与运行方向有关，无法修正，唯有加大浮子的定位能力来减小其影响。浮子的定位能力是指浸没浮子高度的变化量ΔH所引起的浮力变化量ΔF，而ΔF=ρg AΔH，则得表达式为:

式中A为浮子的截面积。可见增加浮子的截面积能显著地增大定位能力，这是减小磨擦阻力误差的最有效的途径，尤其在被测介质密度较小时，此点更为重要。另外还可以采用其他的转换方法，减小上述因素引起的误差。