電容式物位計工作原理及標定方法

一、電容式物位計工作原理

電容式物位計由電容式物位傳感器和檢測電容的線路組成。其基本工作原理是電容式物位傳感器把物位轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后再用測量電容量的方法求知物位數(shù)值。電容式物位傳感器是根據(jù)圓筒電容器原理進行工作的。其結構如同2個長度為L、半徑分別為R和r的圓筒型金屬導體，中間隔以絕緣物質(zhì)，當中間所充介質(zhì)是介電常數(shù)為ε1的氣體時，兩圓筒的電容量為：C1=2πε1L/R/(ｌｎＲ/ｒ)

如果電極的一部分被介電常數(shù)為ε2的液體（非導電性的）浸沒時，則必須會有電容量的增量△C產(chǎn)生（因ε2>ε1），此時兩極間的電容量C=C1+△C。假如電極被浸沒長度為l，則電容增量為：ΔＣ=2π(ε2-ε1)ｌ/(ｌｎＲ/ｒ)當ε2、ε1、R、r不變時，電容量增量△C與電極浸沒的長度l成正比，因此測出電容增量數(shù)值便可知道液位高度。如果被測介質(zhì)為導電性液體時，電極要用絕緣物（如聚乙烯）覆蓋作為中間介質(zhì)，而液體和外圓筒一起作為外電極。假設中間介質(zhì)的介電常數(shù)為ε3，電極被浸沒長度為l，則此時電容器所具有的電容量為：C=2πε3L/R/(ｌｎＲ/ｒ)

其中：R和r分別為絕緣覆蓋層外半徑和內(nèi)電極外半徑。由于ε3為常數(shù)，所以C與l成正比。

二、電容式物位計廠家指導標定方法

（1）如果現(xiàn)場條件好、液面可以隨意調(diào)整，那么先使液面下降至零點，調(diào)整零點電位器使顯示儀表指示0%，電流輸出為4mA；使液面上升至滿點，調(diào)整量程電位器使顯示儀表指示，電流輸出為20mA。重復上述調(diào)整步驟，直到零滿位準確為止。

（2）如果不可能重復進行現(xiàn)場設備液位排空和滿位的調(diào)整，則采用傳感器提升方法。

假設安裝時液面高度為h1，將傳感器提起△h，從公式△h/h=(I1-I2)/16計算出I2。其中h為滿量程時液面高度；I1為液面高度為h1的電流輸出；I2為液面提起△h的電流輸出。調(diào)整傳感器量程電位器使輸出電流為I2。

放回傳感器，根據(jù)h1/h=(I-4)/16計算I值，其中I為液面高度為h1時的電流輸出。調(diào)整傳感器零點電位器，使輸出電流為I值。至此標定結束。