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恒浮力式液位计
浮力式液位计是根据浮力原理工作的。根据测量原理，可将其分为恒浮力式液位计(如浮子式和浮球式液位计)和变浮力式液位计(浮筒式液位计)两种。
浮子式和浮球式液位计是典型的恒浮力式液位计。浮子式液位计的测量原理如图2.67所示。将浮子用绳索悬挂在滑轮上，绳索的另一端有平衡重锤，当浮标所受重力与浮力之差恰好与平衡重锤的重力相平衡时，浮子便漂浮在液面上。当液面高度变化时，浮子所处的高度位置也相应变化，因此可根据悬挂在纲丝绳上的指针在刻度标尺上指示出相应的液位。
图2.68是一种浮球式液位计的原理示意图，它一般适用于温度、粘度较高，但压力不太高的密闭容器内的液位测量。
现以用弹簧平衡的电动浮筒式液位变送器为例，水表、远传式水表说明变浮力式液位计的液位测量原理。
浮筒式(又称沉筒式)液位计是典型变浮力式液位计。滴水计数水表、标准孔板浮筒式液位计主要由变送器和显示仪表两部分组成。可拆卸螺翼式水表变送器按浮筒的平衡力可分为用弹簧平衡和扭力管平衡两种结构形式;按变换的信号叮分为电动和气动两种液位变送器。
如果在浮子或浮球式液位计的基础上增加适当的电或气的转换装置，将液位变化的机械信号转换为相应的标准电或气信号，可实现液位信号的远传、极限报瞥或液位的自动控制。图2.69就是一种结构形式的电动浮球液位讯号器。它由浮球部分和触头部分组成。浮球部分包括椭圆形浮球1、磁钢2、触头部分包括外壳3、外磁钢4和静触头5，当被测液位变化时，浮球随之升降，使其端部的磁钢2上下摆动，通过磁力推斥安装在外壳3内相同磁极的外磁钢4上下摆动，其另一端的动触头5便可接通成对的上静触头或下静触头，随即在电路中的信号装置发出光或声的报警信号，或启闭电动泵供液或放液，以实现液位的自动控制。
恒浮力式液位计实质是通过浮子或浮球等把液位的变化转换为相应的机械位移的变化，并通过相应的指针指示液位。在实际应用中，可采用各种各样的结构形式来实现液位—机械位移的转换，并通过机械传动机构带动指针对液位就地指示。
用弹簧平衡的电动浮简式液位变送器的结构如图2.70所示。图中，河柱形中空的金属浮筒1被悬挂在弹簧3上，浮筒L端通过直杆与差动变压器的铁芯4相连。
当液面低于浮简下边缘时.浮筒的重力与弹簧对浮筒的拉力相平衡。电磁流量计、明渠流量计若设浮筒的重力为w，平衡时，弹簧被拉伸的位移量为x，弹簧的刚度为C，则在液面低于浮筒下边缘时，浮筒的受力平衡关系为
ex＝w(2.66)
此时，铁芯4位于差动变压器线圈的中心，输出的不平衡电压O“二0。当液位上升，浮筒的一部分浸没于被测液体中时，由于浮筒受到浮力作用而向.L移动，弹簧被相应的压缩。当弹簧力与浮筒在液体中的重力相平衡时，浮筒将停在一个新的位置上。取浮筒的下边缘恰好与液面相接触时的水平面为基准面。若设浮筒的截面积为A，达到新的平衡时，液位为H，弹簧向上被压缩的位移量为AX，液体的容重为Y，则在新平衡条件下，浮筒的受力平衡关系为
浮子液位计是利用浮力浮力（阿基米德定理）中恒浮力原理工作的液位测量仪表。
在重力场中，流体中的物体由于和周围流体的密度差而受到的垂直向上的力是为浮力。
在液体中整体密度低于液体密度的物体最终会浮在液体表面，这个物体可以被称为浮子。在条件不变的情况下浮子受到的浮力恒定的（恒浮力）。
当浮子受到一个小于其自身重量的向上的力或者受到一个小于等同于自身体积的液体的重量的向下的力时，浮子最终会浮在液体表面的特性不会被改变。
在稳定状态下浮子受到的浮力是恒定的。
在液体表面位置发生垂直改变时，浮子的垂直位置在恒浮力作用下会随液体表面位置同步改变。
通过各种机械、电磁、光学等物理手段将浮子所处的垂直位置，以人可以直接读出的形式表现出来的设施，就是浮子液位计。
浮子液位计的结构形式：
平衡式
利用滑轮和索具将一个处于容器外部的平衡力，如配重或发条，与处于容器内部的浮子连接起来。当浮子随液面做上下运动时带动索具、滑轮或配重或发条一起运动，通过检测这种运动中的位移或转动来在容器外部读取液位。
这类液位计在大型储罐上应用较多，常见有：浮标液位计、钢带液位计等。
杠杆式
设置一个杠杆并将支点设置在容器壁上，将浮子固定在杠杆位于容器内侧的一端，当浮子随液面做上下运动时带动杠杆位于容器外的另一端运动，或者带动支点转动，通过检测这种运动中的位移或转角可以容器外部读取液位。
这类液位计由于其结构特性导致抗外力能力较强和具有高可靠性，所以常用在移动容器上或制作成液位开关。常见有：船用液位计、浮球开关等。
连杆式
在浮球上部设一连杆，当浮球上下运动时带动连杆同步上下运动，并在连杆上端读出液位。
这类液位计适用于液面低于人员操作高度（如地下水池）的液位测量。
导杆式
将浮子做成环形套在一根导杆上，浮子随液位变化沿导杆做上下运动。在浮子内部置一永久磁性物体，同时在导杆内部设置磁敏元件，由磁敏元件检出浮子位置并转为与其相对应的代表液位高低的电信号输出。
这类液位计在容器内介质存在剧烈运动时表现较好，在仅需远传信号不需要现场液位标尺式指示的时候具有结构简单的特点。同时是目前在命名上采用“浮子液位计”较多的类型。
连通管式
在容器外侧设一垂直管道，上下通过管道与容器相连，根据连通管原理当容器内存有液体时，液体会进入垂直管道，并与容器内的液面等高。这时在管道内置一浮子，则浮子的位置可以反映容器内液面。
在液位监测领域，浮球式液位传感器因其工作原理简单而被广泛使用。然而，它的缺陷也逐渐显现，尤其是在卡死和可靠性方面。浮球依赖液体的浮力来上下运动，但在污水或含杂质的液体中，浮球容易被卡死，导致无法正常工作。这种局限性使得浮球传感器在某些应用场景中的可靠性大打折扣。
相较于浮球式传感器，光电液位传感器提供了一种更为高效和可靠的替代方案。光电液位传感器利用光学折射原理来检测液位状态，没有机械部件的运动，因此不存在卡死的问题。这种设计确保了其在各种液体环境下都能保持稳定的性能，显著提高了设备的整体可靠性。
结构上，浮球式传感器中含有磁铁，这些磁铁容易吸附水中的杂质，导致水垢的产生。水垢不仅影响浮球的浮力，进而影响其检测精度，同时也使得清洗变得困难。而光电液位传感器的设计则避免了这些问题。其头部光滑，清洗过程简便，符合食品卫生认证标准，特别适合于需要高卫生标准的应用场景，如食品和饮料工业。
光电液位传感器
光电液位传感器检测精度可控制在±1mm以内，而浮球式传感器通常只能达到±3mm甚至更高的精度。尤其是在污水环境中，如果水垢增加浮球的重量，液位检测的精度可能进一步降低。这意味着在需要精准液位控制的场合，光电液位传感器更具优势。
安装方式也是光电液位传感器的一大亮点。光电传感器可以灵活地进行上置、下置、侧向及斜向安装，适应不同的安装环境。而浮球式传感器在安装时受限较多，限制了其应用范围。灵活的安装方式使得光电液位传感器可以更广泛地应用于各类工业和民用场合，提升了其适用性。
光电液位传感器以其高可靠性、简便清洗、高精度和灵活的安装方式，有效解决了浮球式传感器在液位监测中卡死的问题，为各种液位监测应用提供了更为理想的解决方案。选择光电液位传感器，不仅能够提高工作效率，还能降低维护成本，为企业带来长远的经济效益。
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