一、電容式物(wù)位計的(de)工作原理(lǐ)
    電容式物(wù)位計由電容式物(wù)位傳感器和(hé)檢測電容的(de)線路組成。其基本工作原理(lǐ)是電容式物(wù)位傳感器把物(wù)位轉換爲電容量的(de)變化(huà)，然後再用(yòng)測量電容量的(de)方法求知物(wù)位數值。
    電容式物(wù)位傳感器是根據圓筒電容器原理(lǐ)進行工作的(de)。其結構如同2個(gè)長(cháng)度爲L 、半徑分(fēn)别爲R和(hé)r的(de)圓筒型金屬導體，中間隔以絕緣物(wù)質，當中間所充介質是介電常數爲ε1的(de)氣體時(shí)，兩圓筒的(de)電容量爲：

如果被測介質爲導電性液體時(shí)，電極要用(yòng)絕緣物(wù)（如聚乙烯）覆蓋作爲中間介質，而液體和(hé)外圓筒一起作爲外電極。假設中間介質的(de)介電常數爲ε3，電極被浸沒長(cháng)度爲l，則此時(shí)電容器所具有的(de)電容量爲：

其中：R 和(hé)r 分(fēn)别爲絕緣覆蓋層外半徑和(hé)内電極外半徑。由于ε3 爲常數，所以C 與l 成正比。
 

   如果電極的(de)一部分(fēn)被介電常數爲ε2的(de)液體（非導電性的(de)）浸沒時(shí)，則必須會有電容量的(de)增量△C 産生（因ε2>ε1），此時(shí)兩極間的(de)電容量C=C1+△C。假如電極被浸沒長(cháng)度爲l，則電容增量爲：

   當ε2、ε1、R、r不變時(shí)，電容量增量△C與電極浸沒的(de)長(cháng)度l 成正比，因此測出電容增量數值便可(kě)知道液位高(gāo)度。
 

二、電容式物(wù)位計液位計在應用(yòng)中應注意的(de)幾個(gè)問題
1、選型
由于被測介質的(de)不同，電容式物(wù)位傳感器有不同的(de)型式。
（1）測量非導電液體的(de)電容物(wù)位傳感器，當用(yòng)于較稀的(de)非導電液體（如輕油等）時(shí)，可(kě)采用(yòng)一金屬電極，外
部同軸套上一金屬管，相互絕緣固定，以被測介質爲中間絕緣物(wù)質構成同軸套筒形電容器。
（2）測量導電液體的(de)電容物(wù)位傳感器，容器（規則）和(hé)液體作爲電容器的(de)一個(gè)電極，插入的(de)金屬電極作爲另一電極，絕緣套管作爲中間介質，三者組成圓筒形電容器。當容器爲非導電體時(shí)，需另加一個(gè)接地極，其下(xià)端浸至被測容器底部，上端與安裝法蘭有可(kě)靠的(de)導電連接，以使二電極中有一個(gè)與大(dà)地及儀表地線相連，保證儀表正常測量。
（3）當測量粉狀非導電固體料位和(hé)粘滞性非導電液體液位時(shí)，可(kě)采用(yòng)金屬電極直接插入圓筒型容器的(de)中央，将儀表地線與容器相連，以容器作爲外電極，料或液體作爲絕緣介質構成圓筒型電容器。
    所以應根據現場(chǎng)實際情況，即被測介質的(de)性質（導電特性、粘滞性）、容器類型（規則/非規則金屬罐、規則/非規則非金屬罐），選擇合适的(de)電容物(wù)位計。
2、測量回路中接地點的(de)處理(lǐ)
    儀表測量回路中接地點的(de)正确、可(kě)靠與否直接影(yǐng)響被測參數的(de)測量。大(dà)修時(shí)，我廠采用(yòng)電容物(wù)位計對(duì)油品精制8個(gè)堿液罐進行液面監控，由于堿液罐位于防爆區(qū)，所以最初設計測量回路中引入齊納式輸入安全栅（見圖1）。

圖1 采用(yòng)齊納式輸入安全栅的(de)系統接線圖
    安裝調試發現，系統無法正常工作：安全栅2端電壓高(gāo)達23V，而變送器（電容物(wù)位計）供電電壓爲0V，也(yě)就是說已短路。仔細查找原因，發現是由于電容物(wù)位計的(de)電路結構所緻。電容物(wù)位計的(de)探頭爲等效電容的(de)一極，對(duì)于外壁規則的(de)金屬容器，其罐壁爲電容的(de)另一極。因此變送器信号負接地，而齊納栅也(yě)接地則變送器被短路。于是将接地COM點懸空，觀察到開始時(shí)變送器輸出在4mA，安全栅2端電壓在0.86V，不長(cháng)時(shí)間變爲1.6V，7V，變送器工作很不穩定，這(zhè)是由于COM點懸空，系統回路受外部幹擾所緻。于是抛開安全栅與COM闆，将24V電源直接送到變送器，串入标準電流表檢測變送器工作情況，變送器工作正常。得(de)出結論：由于電容物(wù)位計信号負與大(dà)地（罐壁）相連，因此不能選用(yòng)齊納式安全栅。經與廠家協商，選用(yòng)隔離式安全栅，因爲電容物(wù)位計與隔離式安全栅已進行系統安全防爆聯合取證。選用(yòng)隔離式安全栅系統接線如圖2所示。由于隔離式安全栅的(de)電源、輸入、輸出信号三者隔離，避免了(le)系統間的(de)相互幹擾，以及系統多(duō)點接地問題。液位計

圖2 采用(yòng)隔離式安全栅的(de)系統接線圖
3、應用(yòng)中常見故障的(de)處理(lǐ)
如果電容式物(wù)位計選型正确、安裝合理(lǐ)，一般很少出現故障，因此選型和(hé)安裝時(shí)應注意：
（1）介質的(de)介電常數應穩定（對(duì)于非導電介質）；
（2）對(duì)于軟纜型傳感器，安裝時(shí)需考慮傳感器周圍均衡，應遠(yuǎn)離爬梯等；
（3）安裝時(shí)應遠(yuǎn)離設備出入口；
（4）同軸型傳感器應防堵。
常見故障有二種：
（1）傳感器漏電（對(duì)于導電介質用(yòng)傳感器，絕緣層磨損時(shí)會漏電）；
（2）電路損壞。
判定方法：
（1）用(yòng)萬用(yòng)表電阻檔測量傳感器引線與大(dà)地間電阻，若阻值無限大(dà)，則傳感器不漏電；否則傳感器漏電需更換。
（2）将傳感器斷電，拆掉傳感器引線，通(tōng)電用(yòng)手觸摸電路傳感器端子，同時(shí)觀察輸出電流：若電流有變化(huà)，則電路闆沒有損壞；否則電路闆損壞，需更換。
    如果被測介質是導電的(de)粘滞性介質，當液位下(xià)降時(shí)，由于電極套管上仍粘附一層被測介質，因此會造成虛假的(de)液位指示，在這(zhè)種情況下(xià)應定期清洗探頭。而在測量粘滞性非導電液體時(shí)，當液位下(xià)降後，光(guāng)電極上會附上一薄層介質，但這(zhè)不影(yǐng)響儀表的(de)正常測量。
4、标定方法
（1）如果現場(chǎng)條件好、液面可(kě)以随意調整，那麽先使液面下(xià)降至零點，調整零點電位器使顯示儀表指示0%，電流輸出爲4mA；使液面上升至滿點，調整量程電位器使顯示儀表指示100%，電流輸出爲20mA。重複上述調整步驟，直到零滿位準确爲止。
（2）如果不可(kě)能重複進行現場(chǎng)設備液位排空和(hé)滿位的(de)調整，則采用(yòng)傳感器提升方法。
    假設安裝時(shí)液面高(gāo)度爲h1，将傳感器提起△h，從公式△h/h=(I1-I2)/16計算(suàn)出I2。其中h 爲滿量程時(shí)液面高(gāo)度；I1爲液面高(gāo)度爲h1的(de)電流輸出；I2爲液面提起△h的(de)電流輸出。調整傳感器量程電位器使輸出電流爲I2。
    放回傳感器，根據h1/h=(I-4)/16計算(suàn)I值，其中I爲液面高(gāo)度爲h1時(shí)的(de)電流輸出。調整傳感器零點電位器，使輸出電流爲I值。至此标定結束。
三、結論
    電容式物(wù)位計适用(yòng)于各種導電、非導電液體的(de)液位或粘性料位的(de)遠(yuǎn)距離連續測量和(hé)指示，也(yě)可(kě)以和(hé)其它電動儀表配套使用(yòng)，以實現液位或料位的(de)自動記錄、調節和(hé)控制。其亦可(kě)用(yòng)于導電和(hé)非導電液體之間及二種介電常數不同的(de)非導電液體之間的(de)界面測量。電容物(wù)位計合理(lǐ)的(de)選型與正确的(de)接地是其實現準确測量以及安全運行的(de)前提。

其次是磁浮子式、浮筒式、電容式液位計也(yě)有相當的(de)應用(yòng)量。随著(zhe)技術發展,磁緻伸縮式、超聲波式和(hé)射頻(pín)導納式液位計的(de)用(yòng)量将會迅速增加,壓力(差壓)式液位計比例會有所下(xià)降。依據介質和(hé)現場(chǎng)條件的(de)不同,各種液位計各展優勢,