工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中料位是主要測(cè)量參數(shù)之一，隨著工藝要求的提高，料位作為一個(gè)重要的過(guò)程參數(shù)日益引起大家的關(guān)注。料位測(cè)量的方法很多，通常分為接觸式測(cè)量?jī)x表（重錘式、電容式、音叉式、阻旋式等）和非接觸式測(cè)量?jī)x表（γ射線式、超聲波式、雷達(dá)式等）。由于接觸式測(cè)量?jī)x表受被測(cè)介質(zhì)物理及化學(xué)性質(zhì)的影響很大，且均為定長(zhǎng)產(chǎn)品互換性較差；而非接觸式儀表基本不受被測(cè)介質(zhì)物理及化學(xué)性質(zhì)的影響或影響較小，有逐步取代接觸式測(cè)量?jī)x表的趨勢(shì)。 

   一、接觸式測(cè)量?jī)x表1.重錘式料位計(jì)料位探測(cè)過(guò)程由控制器發(fā)出的信號(hào)來(lái)控制，當(dāng)傳感器接到探測(cè)命令時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，經(jīng)蝸輪、蝸桿減速后帶動(dòng)齒輪軸和繞線筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩下放，帶動(dòng)重錘由倉(cāng)頂下降，當(dāng)重錘降至料面被測(cè)面托起而失重，鋼絲繩松弛，靈敏杠桿動(dòng)作使微動(dòng)開(kāi)關(guān)接觸，控制器得到該信號(hào)即發(fā)出電機(jī)反轉(zhuǎn)命令，重錘上升返回，直到碰頂開(kāi)關(guān)電機(jī)停轉(zhuǎn)，重錘回到倉(cāng)頂原位置完成一次探測(cè)過(guò)程。此過(guò)程中控制器通過(guò)檢測(cè)繞線筒的圈數(shù)計(jì)算出重錘從倉(cāng)頂?shù)搅厦娴木嚯x。

   該料位計(jì)適于塊狀、顆粒狀及粉狀的固態(tài)物位測(cè)量。

     優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量不受介質(zhì)密度、顆粒大小的影響。

     缺點(diǎn)：機(jī)械內(nèi)部易落灰塵影響測(cè)量效果；機(jī)械磨損較嚴(yán)重，需經(jīng)常維護(hù)，花費(fèi)較大；重錘易發(fā)生被物料埋住現(xiàn)象，發(fā)生掉錘頭、斷帶故障。

     2.電容式料位計(jì)原理是插入料倉(cāng)的電極與料倉(cāng)壁之間構(gòu)成電容器，當(dāng)倉(cāng)內(nèi)物料料位變化引起電容量的變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路得到相應(yīng)的控制信號(hào)。

     該料位計(jì)既可用作連續(xù)式料位測(cè)量，也可用作料位開(kāi)關(guān)作為報(bào)警或入料、卸料設(shè)備的輸入信號(hào)。若用作連續(xù)料位檢測(cè)，測(cè)量精度不高，故通常用作料位開(kāi)關(guān)。

     優(yōu)點(diǎn)：無(wú)機(jī)械磨損，安裝維修方便；依據(jù)量程大小和控制方式不同，電極設(shè)計(jì)成桿（棒）式或鋼纜（重型鋼纜）式，可應(yīng)用于各種料倉(cāng)；價(jià)格較低。

     缺點(diǎn)：若電極（探頭）上或倉(cāng)壁粘有物料，往往會(huì)導(dǎo)致控制器誤動(dòng)作，從而影響測(cè)量效果，應(yīng)定期檢查探頭和料位開(kāi)關(guān)動(dòng)作情況并校驗(yàn)。

     3.阻旋式料位計(jì)基本原理是同步微電動(dòng)機(jī)減速后，帶動(dòng)檢測(cè)葉片以2.5～5r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)被測(cè)物料的料位上升使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)受阻，檢測(cè)機(jī)構(gòu)便圍繞主軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)位移。該位移首先使一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出有料位信號(hào)。隨后另一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，切斷電動(dòng)機(jī)電源使其停轉(zhuǎn)。只要此料位不變，該狀態(tài)便一直保持下去。當(dāng)料位下降至葉片失去阻擋時(shí)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)便依靠彈簧拉力使其恢復(fù)原始狀態(tài)，一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)先動(dòng)作，接通電動(dòng)機(jī)電源使其旋轉(zhuǎn)，隨后另一個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作發(fā)出無(wú)料信號(hào)，只要沒(méi)有物料阻擋檢測(cè)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，其狀態(tài)也將一直保持下去。

     該料位計(jì)多用作粉狀物料料倉(cāng)的料滿開(kāi)關(guān)。安裝使用時(shí)應(yīng)注意：1）為防止使用中物料沖擊，庫(kù)側(cè)安裝時(shí)應(yīng)在檢測(cè)葉片上方料倉(cāng)內(nèi)壁的上方安裝防護(hù)板；2）如采用加長(zhǎng)軸頂置垂直安裝，則應(yīng)在軸套外安裝保護(hù)套筒。

      優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便；價(jià)格較低。

      缺點(diǎn)：不適合在高溫下工作。

      二、非接觸式測(cè)量?jī)x表1.γ射線料位計(jì)工作原理是在料庫(kù)一側(cè)設(shè)置同位素源，另一側(cè)設(shè)置探測(cè)器，同位素源向探測(cè)器定向發(fā)射γ射線，若庫(kù)內(nèi)料面低于它，探測(cè)器檢測(cè)料空信號(hào)；若料面高于它，則物料遮擋、吸收γ射線，得出料滿信號(hào)。

     該料位計(jì)常用作料位開(kāi)關(guān)，因非接觸式測(cè)量，特別適用于工作環(huán)境惡劣的大型混凝土料庫(kù)，此時(shí)要求所用同位素源比較強(qiáng)。由于放射源污染環(huán)境等因素，此料位計(jì)在使用上受限制。

     優(yōu)點(diǎn)：日常運(yùn)行維護(hù)工作量小，操作簡(jiǎn)單；依據(jù)料倉(cāng)形狀和工藝要求，γ射線料位計(jì)可安裝在不同位置。

     缺點(diǎn)：放射源污染環(huán)境；放射源衰減使料位控制不可靠。

     2.超聲波料位計(jì)主要利用回波測(cè)距原理，通過(guò)測(cè)量換能器發(fā)射和接收到聲波的時(shí)間，計(jì)算出換能器到物料表面距離。該料位計(jì)適用于塊狀、顆粒狀的固態(tài)料位測(cè)量。

      優(yōu)點(diǎn)：安裝方便、工作可靠、維護(hù)量少；價(jià)格有競(jìng)爭(zhēng)性。

      缺點(diǎn)：超聲波必須借助于媒質(zhì)傳播，水泥廠的料位測(cè)量通常以空氣作為傳播介質(zhì)，而空氣的溫度、濕度等變化會(huì)影響超聲波傳播速度，故在一些有溫度、壓力、蒸汽等場(chǎng)合，該料位計(jì)不能正常工作；料庫(kù)空氣中的粉塵也衰減超聲波信號(hào)，影響測(cè)量效果；由于粉倉(cāng)料位表面在下料時(shí)非常疏松，對(duì)超聲波信號(hào)有較強(qiáng)衰減，故對(duì)粉倉(cāng)料位的測(cè)量效果較差。

     3.雷達(dá)料位計(jì)利用回波測(cè)距原理，其喇叭狀或桿式天線向被測(cè)物料面發(fā)射微波，微波傳播到不同相對(duì)介電率的物料表面時(shí)被反射，并被天線接收。發(fā)射波和接收波的時(shí)間差與物料面和天線的間距成正比，測(cè)出傳播時(shí)間即可得知距離。

  兩種工作模式：

      A、脈沖波（Pulse）方式：大多數(shù)脈沖式雷達(dá)料位計(jì)采用的微波頻率為5.8GHz，輻射角較大，精確度約為0.2～0.3%F.S.，一般中檔以下的微波物位計(jì)都用此方式。

      B、調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）方式：測(cè)量線路較復(fù)雜，精確度較高可達(dá)0.1%F.S.，干擾回波也較易去除。

     該料位計(jì)適用于塊狀、顆粒狀、粉狀的固態(tài)料位測(cè)量。

    優(yōu)點(diǎn)：由于微波是電磁波，以光速傳播且不受介質(zhì)特性影響，故在一些有溫度、壓力、蒸汽等場(chǎng)合，超聲波料位計(jì)不能正常工作，而雷達(dá)料位計(jì)可使用；此料位計(jì)大多為二線制的一體化產(chǎn)品，節(jié)省大量電纜；軟件調(diào)試方便。

    缺點(diǎn)：二線制雷達(dá)料位計(jì)要求24VDC電源質(zhì)量較高，交流諧波一般不能超過(guò)±30VAC；雷達(dá)料位計(jì)內(nèi)部電源模塊易受其他大電流干擾而損壞，故應(yīng)把料位計(jì)停電拆除；測(cè)量固體物料，易產(chǎn)生干擾回波，降低測(cè)量效果，故不適用于固體物料的測(cè)量。

     4.導(dǎo)波式雷達(dá)料位計(jì)此為雷達(dá)料位計(jì)的一種變型，通常采用脈沖波方式工作。與雷達(dá)料位計(jì)不同微波脈沖不是通過(guò)空間傳播，而是通過(guò)1根（或2根）從倉(cāng)頂伸入、直達(dá)倉(cāng)底的導(dǎo)波體傳播。導(dǎo)波體可以是金屬硬桿或柔性金屬纜繩，微波脈沖沿桿或纜的外側(cè)向下傳播，在被測(cè)物料表面被反射，回波被天線接收，由發(fā)射與回波脈沖的時(shí)間差即可計(jì)算出傳播距離。

     該料位計(jì)適用于測(cè)量固態(tài)料位，特別是粉狀物料的測(cè)量。

     優(yōu)點(diǎn)：與超聲波及雷達(dá)料位計(jì)相比，工作穩(wěn)定可靠；同雷達(dá)料位計(jì)一樣，反射信號(hào)的強(qiáng)度取決于被測(cè)物料的介電率或?qū)щ娐?，但?dǎo)波式可以測(cè)量更低介電率的物料。

     缺點(diǎn)：雙桿（纜）及同軸管式導(dǎo)波體由于電場(chǎng)能量集中，易受外部結(jié)構(gòu)影響；在桿之間（或管內(nèi)部）易積料，產(chǎn)生虛假回波，影響測(cè)量效果；埋在物料中的纜繩由于物料重力會(huì)產(chǎn)生較大的下拉力，造成纜繩被拉斷等故障。