在食品生产过程中，常要对一些设备和容器的液位进行测量和控制。液位测量的主 要目的有两个：一个是通过液位测量来确定容器内的原料、半成品或产品的数量，以保证 能连续供应生产中各个环节所需的物料或进行经济核算;另一个是通过液位测量，了解液 位是否在规定的范围内，以便使生产正常进行，保证产品的质量、产量和安全生产。
测量液位的方法很多，下面介绍几种常用的液位计。
13.2.5.1 浮力式液位计
当一个物体放在液体中时，液体对它有一个向上的浮力。浮力的大小等于物体所排 出的那部分液体的重量。浮力式液位计就是基于这 个原理工作的。
浮力式液位计可分为两种。一种是维持浮力不 变的，即恒浮力式液位计，如浮标式、浮球式等，检测 元件在液体中可上、下自由浮动，液位变化时就产生 位移，如图13-23所示。另一种是浮力变化的，如沉 筒式液位计，检测元件在液体中不能自由浮动，但液 位变化时，引起浮力变化。浮力式液位计结构简单， 造价低廉。
13.2.5.2 差压式液位计
图13-23 浮球式液位计示意图
(1)测量原理 差压式液位计是根据容器内的液位改变时，液柱高度产生的静压力 也相应变化的原理而工作的。
如图13-24(1)所示，pA为密闭容器中A点的静压(气相压力)，pB为B点的静压， H为液柱高度，ρ为液体的密度，g为密闭容器所在地的重力加速度。根据流体静力学原 理可知，A、B两点的压差为：
△p=pB-pA＝H·ρ·g
如果图13-24中的容器为敞口容器，则pA为大气压力，上式变为：
p=pB-pA＝H·ρ·g
式中p为B点的表压
(1)
(2)
(3)
图13-24 差压变送器测量液位原理
在测量中，一般ρ、g是已知的常数，则在密闭容器中A、B两点的压差与液位高度H 成正比，而在敞口容器中B点的表压与H成正比。也就是说测出△p或p就可知液位高度 H的大小。因此，凡是能够测量压差或压力的仪表，只要量程合适，皆可以用来测量液位。
(2)用差压变送器测量液位 可以利用差压变送器将液位高低转换成与之对应的电 流信号。如图13-24，当液位H=0时，△p=0，对应的差压变送器输出为起始值，这时DDZ-Ⅲ型差压变送器的输出为4mA。液 面升至最高时，H =Hmax，△p =△pmax，这 时差压变送器的输出为20mA。当H在0 与最高液位之间时，则对应在4～20mA之 间有一输出电流信号，这是液位测量中最简 单的情况，如果对应液位变化所要求的仪表 量程△p为0～0.5MPa，对应的变送器输出 特性曲线如图13-25中直线a所示。
图13-25 正负迁移示意图
(3) 差压变送器的零点迁移
①负迁移： 在实际使用中，为了防止容器内液体和气体进入变送器的取压室造成对 仪表的腐蚀，在变送器的正、负压室和取压点之间装有隔离罐，并充以隔离液，如图13- 24(2)所示。如被测介质密度为ρ1，隔离液密度为ρ2，(通常ρ2>ρ1)，则这时正、负压室的 压力为：
p1＝h1ρ2g+Hρ1g+p气
p2＝h2ρ2g+p气
正、负压室的压差为：△p=p1-p2＝Hρ1g+h1ρ2g-h2ρ2g
由上式可知，当H=0时，差压△p<0，其值为-(h2-h1)ρ2g，这项压力作用在负压 室上。此外，因为ρ2>ρ1，所以当H=Hmax时，△p仍为一负值，这样就破坏了变送器输出 与液位之间的正常关系。为了使当液位由0变化到最高液位Hmax时，对应的变送器输出 从4mA变化到20mA，可以调节变送器上的零点调整，使H=0，△p=-(h2-h1)ρ2g 时，变送器输出为4mA，在变送器量程符合要求的情况下，当液位达到最高，H=Hmax时， 变送器输出为最大值20mA。这种情况称负迁移，即当变送器输出为统一标准信号的起 始值时，对应的输入压差为一负值。
例如H=0时，△pmin＝-(h2-h1)ρ2g=-0.7MPa，而当H=Hmax时，△pmax＝Hmax ρ1g-(h2-h1)ρ2g=-0.2MPa，这样液位变化要求的仪表量程为0.5MPa，其特性曲线 如图13-25中直线b。
②正迁移： 在实际测量中，变送器的安装位置有时比最低液面低h距离，如图13- 24(3)所示。这时压差△p与液位高度H之间的关系为：
△p=Hρ1g+hρ1g
可见，当H=0，△pmin＝hρ1g时，变送器输出大于4mA。可以通过调节变送器上的零点， 在△pmin有一正值时(这里等于hρ1g)，让变送器输出等于4mA。在变送器量程符合要求 的情况下，当H=Hmax，△pmax＝Hmaxρ1g+hρ1g时，变送器输出为20mA。这样便实现了 液位高度H与变送器输出之间的正常关系。上述情况为变送器输出起始值时，对应输入 压差为一正值，故称为正迁移。
例如△pmin＝hρ1g=0.2MPa，△pmax＝Hmaxρ1g+hρ1g=0.7MPa，这时变送器的工作 特性曲线如图13-25中的直线c。
13.2.5.3 电容式液位计
电容式液位计是采用测量电容量的变化而知液位的高低的，它是根据圆筒电容器原 理进行工作的，其结构如图13-26所示，它是由两个长度为 L、半径分别为R和r的圆筒形金属导体中间隔以绝缘物质构 成圆筒形电容器。
当中间所充介质介电常数为ε1时，则两圆筒间的电容为
如果电极的一部分被介电常数为ε2的液体(非导电性的)所浸 没时，则必然会有电容量的增量△C产生(∵ε2>ε1)，此时两极 间的电容为：
C=C1+△C
假如电极被浸没的长度为l，则电容增量的数值为：
图13-26 电容式液 位测量原理
可见，当ε2、ε1、R、r不变时，△C与l成正比关系，因此测出的电容增量的数值便可 知道液位的高度。