浮球液位計(jì)恒浮力法液位測(cè)量,將浮標(biāo)用繩索連接并懸掛在滑輪上,繩過的另一端掛有平衡重物,利用浮標(biāo)所受重力和浮力差與平衡重物相平衡使浮標(biāo)漂浮在液面上,因此有
w-f=g
式中,w為浮標(biāo)所受重力(n);g為平衡重物的重力(n);f為浮標(biāo)所受的浮力(n)。
當(dāng)液位h升高時(shí),浮標(biāo)所受的浮力增加,則w-f<g,原有的平衡關(guān)系被破壞,浮標(biāo)上移,f下降,使(w-f)增加。當(dāng)w-f=g時(shí),浮標(biāo)停留在新位置上,從與浮標(biāo)相連的重物的位置(從標(biāo)尺上可以讀出)就可知道被測(cè)液位的大小。反之亦然。這樣就實(shí)現(xiàn)了浮標(biāo)對(duì)液位的跟蹤。在一定測(cè)量條件下w、g是常數(shù),因此浮標(biāo)停留在任何高度的液面上時(shí),f值不變,幫稱此為恒浮力法。這種方法的實(shí)質(zhì)是通過浮標(biāo)把液位的變化轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移。
在實(shí)際應(yīng)用中,還可以用各種不同的結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)液位一位移的轉(zhuǎn)換,并可通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針對(duì)液位進(jìn)行就地指示。若在此裝置上再配上位移-電量轉(zhuǎn)換電路,就可以將位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)從而zui終實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量信號(hào)的遠(yuǎn)傳。
恒浮力法測(cè)量液位靠繩索重錘傳動(dòng),浮子上除隨重錘的重力,還有繩索長(zhǎng)度l1與l2不等、繩索本身的重力及滑輪的摩擦力等。這些外力改變將影響平衡關(guān)系,使浮子吃水線相對(duì)浮子上下移動(dòng),因而使讀數(shù)出現(xiàn)誤差。
繩重對(duì)浮子施加的重力載荷隨液位而變化,相當(dāng)于在恒定的重錘重力w之上附加了變動(dòng)成分,肯定會(huì)引起誤差。但這種誤差有規(guī)律,能夠在刻度時(shí)予以修正。
摩擦力引起的誤差zui大,且與運(yùn)動(dòng)方向有關(guān),無(wú)法修正,唯有加大浮力的定位力以減小其影響。浮子的定位力是指吃水線移動(dòng)△h所引起的浮力增量△f,而
△ f=ρg△v=ρga△h
故得出定位力表達(dá)式為
△f= ρga△h = ρga
△h △h
可見,采用大直徑的浮子能顯著地增大定位力,這是減少摩擦阻力誤差的zui有效途徑,在被測(cè)介質(zhì)密度小時(shí)尤其如此。
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