16种液位计的原理与选型

液位计的种类比很多人想象的多。同样是测一个罐里的液面高度，浮力式、静压式、电学式与声波微波式的原理完全不同，适用的介质、温度和安装条件也各不相同。把 16 种常见液位计按原理分组对照，选型时就不容易走偏。

浮力类液位计

浮力类的共同点是靠浮子或浮筒随液面升降产生位移，再由机械或电学方式转换输出。它们结构直观、成本可控，但都要求介质不产生大量泡沫或严重挂料。

1. 磁翻转液位计。配合磁簧开关和精密电子元器件构成电子模块与变送器模块，可输出电阻值信号、4～20mA 电流信号、开关信号以及其他电学信号，实现现场观测与远程控制的结合。采用磁体与进口电子元件，具有设计合理、结构简单、使用方便、性能稳定、寿命长、便于安装维护等优点，几乎适用于各种工业自动化过程控制中的液位测量与控制，可用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制药、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域。

2. 磁浮球液位计（液位开关）。结构主要基于浮力和静磁场原理。带磁体的浮球在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位变化导致磁性浮子位置变化。浮球中的磁体与传感器（磁簧开关）相互作用，使串联在电路中的元件（如定值电阻）数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量改变。通过检测电学量的变化来反映容器内的液位情况。

3. 防爆浮球液位开关。也叫防爆浮球液位控制器，专为爆炸性环境设计。基于浮力原理与杠杆原理：液位变化时浮球位置随之变化，该位移通过杠杆作用于微动开关，由微动开关产生开关信号。仪表输出开关信号，可实现远距离液位报警与控制。制造生产符合相关标准，经电气产品防爆质量监督检验中心审查批准，适用于石油、化工、电力、冶金、食品、制药、造纸等行业，能实现各类容器内液位的报警与控制。

4. 浮筒式液位计。浸在被测液体中的浮子受重力 W、浮力 F 和由恒力装置产生的恒定拉力 T 的作用；当三个力的矢量和等于零时，浮子处于准平衡静止状态。力学平衡时的浮力是准恒定的，也就是浮子浸入液体的体积为恒定值。变送器把这种液位情况转换成标准电信号，通过信号线输出，可以驱动其他控制设备。这类仪表实用性强、测量范围大、精度与性能稳定、使用寿命长、便于维护；大型计数器显示使读数清晰准确，手动浮子提升机构可随时检查仪表工作情况，还能与多种变送器连接组成液位检测系统。

5. 重锤探测液位计。依据力学平衡原理设计。当钢带浸浮在液体中某一位置静止时，浮子、钢丝绳（或钢带）、重锤及指针所受的重力，钢带所受液体的浮力与系统摩擦力处于平衡状态。标尺板顶端标示液面零位，底端标示液面满量程，指针随物位变化连续指示液位高低。可广泛用于化工、电力、水处理等领域中大中型贮罐各种液体，以及高黏度、腐蚀性液体液位的常压连续测量。

6. 小型浮球液位计（液位开关）。在原有浮球液位计基础上改进而来的产品，体积小、安装方便、反应灵敏、性价比高。按浮球或导向杆主体材质的不同，可粗略分为金属浮球系列与塑胶浮球系列。给水工程中常用，在液体中放入空心浮球，液位变化时浮球产生与液位变化相同的位移，可用机械或电的方法测得位移，精确度约 ±(1～2)%。

连通器式液位计

7. 玻璃板液位计。两端针型阀不仅起截止阀作用，其内部钢球还具有逆止阀功能：液位计意外破损泄漏时，钢球在介质压力作用下自动关闭液体通道，防止液体大量外流，起到安全保护作用。改变零件材料或增加附属部件即可达到防腐、保温、防霜、照明等功能。仪表选用优质石英玻璃板，具有结构简单、经济实用、安装方便、工作可靠、使用寿命长等优点。

8. 玻璃管式液位计。基于连通器原理设计，由玻璃管构成液体通路。通路经接管用法兰或锥管螺纹与被测容器连接，构成连通器；透过玻璃管观察到的液面与容器内的液面相同，即液位高度。作为基本的液位指示仪表，广泛用于最简单的液位测量场合和自动化程度不高的大型工程项目中。

静压类液位计

9. 静压（差压）式液位变送器。工作原理是 P=ρgh：对一定的被测介质和同一个地点，介质密度 ρ 与重力加速度 g 均为常数，测得压力即可换算液位高度。当使用浸入法测量并控制液位时，采用标准输出信号的液位变送器很方便，可以与数控仪表直接联用，且具有互换性。这类仪表广泛用于工业过程控制、石油加工、制药、食品加工、水处理、加油站地下库存等领域的液位、温度、密度、界面情况等参数的监测、报警与控制。

10. 分体式液位变送器。把液位传感器投入或插入液体中，变送电路单元装在另一个仪表壳体内——仪表盒或工业变送器防爆壳体，两者之间用带通气导管的专用电缆连接。其优点是零位和灵敏度均可调节，安装方法灵活方便，特别适用于耐腐蚀型、插入安装型、耐介质磨损型、介质中多杂质容易阻塞型，以及精度要求高于 0.15% 的液位控制。

电学类液位计

11. 电容式液位计。传感器无机械可动部分，结构简单可靠，精确度高，检测端消耗电能小，动态响应快，维护方便、寿命长。缺点是被测液体的介电常数不稳定会引起误差，一般用于调节池、清水池等的液位测量。

12. 射频导纳物位控制器。采用射频导纳物位控制技术，简单说就是用高频电流测量系统导纳。它采用三端技术，使测量参量多样化：由于引入了除电容以外的测量参量，尤其是电阻参量，仪表测量信号的信噪比提高，分辨力、准确性和可靠性随之提升。测量参量的多样也拓展了应用领域，使产品防挂料性能更好、工作更可靠、测量更准确，通用性强，可检测颗粒、飞灰、导电与非导电液体、黏稠物料，并具备失电保护模式，低位或高位故障报警可现场调整。

13. 音叉物位控制器。利用音叉振动的原理设计制作。在感应棒底座通过压电晶片驱动音叉棒，由另一压电晶片接受振动信号，使振动信号得以循环，感应棒产生共振。当物料与感应棒接触时，振动信号逐渐变小，直到停止共振时，控制电路输出电气接点信号。由于感应棒感度由前端向后座依次减弱的自然原理，当罐内物料向上堆积触及感应棒底座（后部）或排料时，均不会产生错误信号。适应性强，被测介质的电参数与密度对测量均不产生影响，不需要现场调校，广泛用于冶金、建材、化工、轻工、粮食等行业的物位过程控制。

14. 电极式（电导）物位计。由传感器、二次仪表及其他附件构成。传感器放在料仓顶，探极垂直伸进料仓内，二次仪表放在其他合适的地方。传感器把物位变化转变成对应的电脉冲信号，远传给二次仪表处理并显示物位高度，同时提供高/低限报警和 4～20mA 变送输出，适用于液体与固体物料的物位高度显示、报警、控制和远传，也可组成系统。液位计结构简单、安装方便、性能可靠，电极采用不锈钢材料，耐腐蚀性强，绝缘和导电性物料均能使用，维修量小。

声波与微波类液位计

15. 超声波液位计。探头向被测介质表面发射超声波脉冲信号，超声波在传输过程中遇到被测介质后反射，反射回来的信号由电子模块检测，通过软件分析发射波与回波的时间差，结合超声波的传播速度，可以精确计算传播路程，进而反映物位情况。电子模块中的微处理单元具有较强的分析能力，可优化正确的回波并排除错误或虚假回波，从而得出精确数值。选用小角度探头，发射功率大、灵敏度高、寿命长、测量距离远，支持任意点上下限设定与倒值设定，可对蒸汽、灰尘、湿气的干扰自动补偿，既能用于液体也能用于固体，还能用于不间断料位与液位控制，广泛用于石油、化工、自来水、污水处理、水利水文、钢铁、煤矿、电力、交通以及食品加工等行业。

16. 雷达物位计与导波雷达物位计。智能雷达物位计使用频率多为 6GHz 左右（也有更高频率）的高频电磁波，采用脉冲能量波，一般最大脉冲能量约 1mW、平均功率约 1μW，不会对其他设备及人员造成辐射伤害。它用于对液体、浆料及颗粒料的物位进行非接触连续测量，适用于温度、压力变化大、有惰性气体或蒸汽存在的场合，采用微波脉冲（PTOF）测量方法，可在工业频率波段范围内正常工作，可安装于各种金属、非金属容器或管道内。优点是盲区小、精度高、不受压力变化与真空、温度变化、惰性气体、烟尘、蒸汽等环境影响，输出 4～20mA 或 HART 协议，标定简便，适用于高达 200℃ 的过程温度，采用高温延长天线时可达 350℃。导波雷达则用于对介电常数较小的介质做接触式连续测量，通用性强，最高测量温度可达 800℃，最大压力可达 5MPa，可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合，测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题。

16 种液位计选型对照表

选型时先问自己四个问题

• 介质是什么：导电、腐蚀、黏稠、易结晶还是含大量泡沫，这决定能不能用接触式方案；
• 工况有多严：温度、压力、是否有惰性气体或蒸汽，直接影响能不能用非接触的声波或微波方案；
• 要什么输出：只报警用开关量即可，需要闭环控制或远程监测就要标准电流信号或总线输出；
• 罐体条件如何：开罐还是密封罐、能否停罐开孔、安装空间是否受限，决定安装形式与传感器长度。

如果现场同时需要高精度、长期稳定与免维护，磁致伸缩液位计也是值得一并比较的方案，它的非接触测量方式在储罐与液压站场合表现稳定。选型时把上面四个问题先回答清楚，剩下的就是在同类原理里比较精度与价格。