Недостатки локационных уровнемеров:

• Повышенная чувстви­тельность к включениям в жидкости (микровзвесей, пузырьков газа)

• Основными факторами (кроме погрешностей измерительной схе­мы), влияющими на точность локационных уровнемеров, являются теп­ловое расширение сосуда и изменение скорости звука в среде.

Диссипативные уровнемеры

Принцип действия диссипативных ультразвуковых уровнемеров ос­нован на явлении рассеивания (поглощения) звуковой энергии в веще­стве. В простейшем случае диссипативный уровнемер (рис. 11) состоит из и излучателя И и приемника П, установленных на дне и крышке сосуда.

Нелинейность функции преобразования (градуировочной характе­ристики), а также низкий КПД, обусловленный отражением звуковой энергии от границы раздела жидкость—газ (например, интенсивность пре­ломленной ультразвуковой волны при прохождении через границу вода-воздух составляет всего 0,001 падающей), препятствует промышленно­му освоению диссипативных уровнемеров.

Резонансные уровнемеры

Принцип действия резонансных уровнемеров заключается в возбуж­дении колебаний столба газа над уровнем жидкости и в фиксации резонансной частоты, при которой наблюдается возникновение стоячей вол­ны. Датчик уровнемера (рис. 12) представляет собой трубчатый резона­тор достаточной для образования стоячей волны длины L (L должно быть не менее трех диаметров резонатора и обеспечивать требуемый диа­пазон измерения уровняИ). Для возбуждения колебаний резонатора используются магнитоэлектрические преобразователиМ — обычно лен­точные микрофоны.

Основные недостатки резонансных уровнемеров — сложность и гро­моздкость конструкции (особенно при больших диапазонах измерений уровня), а также существенное влияние на их показания изменений ско­рости с распространения звука в газовой среде.

Оптические уровнемеры

При измерении уровня жидкостей оптическими методами могут быть использованы различные явления, связанные с прохождением света через среды, образующие поверхность раздела, — отражение или прелом­ление света на поверхности раздела, ослабление его интенсивности в по­глощающей среде и др. Однако на практике наибольшее распространение получили оптические уровнемеры с визуальной фиксацией границы раз­дела жидкость—газ и фотоэлектрические уровнемеры, использующие эффект отражения света от поверхности жидкости.

Визуальные уровнемерыпредставляют собой прозрачные вставки в стенках сосуда или в сообщающихся с сосудом мерных трубках с нане­сенной на них шкалой.

Визуальные уровнемеры — самые простые и в то же время самые точные средства измерения уровня.

При соответствующем диаметре мерной трубки, подсветке поверхности раздела и использовании специ­альных средств отсчета погрешность визуаль­ных уровнемеров при неподвижной поверхности жидкости может быть сведена к десятым и даже сотым долям миллиметра. Вследствие этого они находят широкое применение в поверочных установках с мерными баками, образцовых мерниках. Сложность дистанционных измерений уровня, невозможность использования в системах регулирования авто­матизированными технологическими процессами препятствуют широко­му промышленному применению визуальных уровнемеров.

Принципиальная схема фотометрического уровнемераотражения приведена на рис. 13. Световой луч от лампы Л проходит через конден­саторную линзу К и через окно вводится в сосуд. Падая под углома на поверхность жидкости, свет отражается от нее и попа­дает через оптически прозрачную стенку на протяженный приемник излученияП. Координата приемникау, в которой фик­сируется максимальная освещенность, ха­рактеризует текущее значение уровня.

Наиболее существенное влияние на по­грешность оптических уровнемеров ока­зывает состояние поверхности жидкости. Возмущения поверхности, появление на ней пены, крен сосуда искажают результа­ты   измерения  уровня.   Для  устранения

(уменьшения) этих влияний используют лазерные источники света, во­локонные световоды и различные компенсационные схемы.

Тепловые уровнемеры

Тепловые уровнемеры основаны либо на использовании различия температур жидкости и парогазовой смеси над ней (дилатометрические уровнемеры), либо различия их теплопроводностей (терморезисторные уровнемеры и уровнемеры ТЭДС).

Дилатометрические уровнемеры

Чувствительным элементом дилатометрического уровнемера (рис. 14) является стержень или трубка, омываемые жидкостью и парогазо­вой смесью. В результате теплообмена между чувствительным элемен­том, жидкостью и газом чувствительный элемент приобретает определен­ную температуру, пропорциональную температурам жидкости и газа, а также текущему значению уровня жидкости в сосуде. Следовательно, при постоянстве температур жидкости и газа средняя температура чувст­вительного элемента будет являться мерой текущего значения уровня.

Дилатометрические уровнемеры применяют при измерении уровня конденсированных жидкостей, т. е. когда температуры жидкости и парогазовой смеси над ней   относительно стабильны и при этом значительно разнятся между собой.

Несмотря на простоту и надежность дилатометрические уровнемеры вследствие малых диапазонов измерений (не более 0,75 м) и невысокой точности не получили широкого промышленного применения.

Тензорезисторные уровнемеры

Чувствительный элемент тензорезисторных уровнемеров (рис. 15) представляет собой помещенный в сосуд резистор, электрическое сопро­тивление которого определяется его температурой.

Вследствие различной интенсивности теплопередачи от нагретого те­ла к жидкости и газу, участки резистора, находящиеся в соприкоснове­нии с различными фазами, будут иметь различную температуру и, следо­вательно, различное электрическое сопротивление. По сопротивлению ре­зистора в данном случае можно судить о текущем значении уровня.

Обычно чувствительный элемент тензорезисторных уровнемеров представляет собой вертикально натянутую тонкую проволоку с боль­шим погонным электрическим сопротивлением, что обеспечивает его вы­сокую чувствительность.

Специфической областью применения терморезисторных уровнеме­ров является криогеника (измерение уровня жидких газов).

Вибрационные уровнемеры

Принцип действия вибродатчиков предельного уровня для жидкостей:

Сенсорные вилки датчиков настроены на вибрацию на резонансной частоте в воздухе с помощью пьезо-электрического элемента. Частота колебаний изменяется при погружении сенсорных вилок в жидкость. Частота конвертируется в помехоустойчивый импульсный частотно модулированный сигнал и передается по двухпроводному кабелю в трансмиттер. Законченная система имеет встроенные избыточные и непрерывные функции самоконтроля. Датчик имеет две независимые электронные цепи управления, что позволяет исключить ошибку при передачи данных на трансмиттер. Трансмиттер подает питание на Liquiphant и по этой же линии принимает частотно модулированный сигнал. Микропроцессор обрабатывает полученный сигнал. При достижении предельного уровня жидкости происходит замыкание или размыкание выходного контакта.