一、電容式物位計的工作原理

　　電容式物位計由電容式物位傳感器和檢測電容的線路組成。其基本工作原理是電容式物位傳感器把物位轉換為電容量的變化，然后再用測量電容量的方法求知物位數值。

　　電容式物位傳感器是根據圓筒電容器原理進行工作的。其結構如同2個長度為L、半徑分別為R和r的圓筒型金屬導體，中間隔以絕緣物質，當中間所充介質是介電常數為ε1的氣體時，兩圓筒的電容量為：

　　C1=2πε1L/R/(ｌｎＲ/ｒ)

　　如果電的一部分被介電常數為ε2的液體（非導電性的）浸沒時，則必須會有電容量的增量△C產生（因ε2>ε1），此時兩間的電容量C=C1+△C。假如電被浸沒長度為l，則電容增量為：

　　ΔＣ=2π(ε2-ε1)ｌ/(ｌｎＲ/ｒ)

　　當ε2、ε1、R、r不變時，電容量增量△C與電浸沒的長度l成正比，因此測出電容增量數值便可知道液位高度。

　　如果被測介質為導電性液體時，電要用絕緣物（如聚乙烯）覆蓋作為中間介質，而液體和外圓筒一起作為外電。假設中間介質的介電常數為ε3，電被浸沒長度為l，則此時電容器所具有的電容量為：

　　C=2πε3L/R/(ｌｎＲ/ｒ)

　　其中：R和r分別為絕緣覆蓋層外半徑和內電外半徑。由于ε3為常數，所以C與l成正比。

　　二、電容式物位計在應用中應注意的幾個問題

　　1、選型

　　由于被測介質的不同，電容式物位傳感器有不同的型式。

　　（1）測量導電液體的電容物位傳感器，容器（規則）和液體作為電容器的一個電，插入的金屬電作為另一電，絕緣套管作為中間介質，三者組成圓筒形電容器。當容器為非導電體時，需另加一個接地，其下端浸至被測容器底部，上端與安裝法蘭有可靠的導電連接，以使二電中有一個與大地及儀表地線相連，保證儀表正常測量。

　?。?）測量非導電液體的電容物位傳感器，當用于較稀的非導電液體（如輕油等）時，可采用一金屬電，外部同軸套上一金屬管，相互絕緣固定，以被測介質為中間絕緣物質構成同軸套筒形電容器。

　?。?）當測量粉狀非導電固體料位和粘滯性非導電液體液位時，可采用金屬電直接插入圓筒型容器的中央，將儀表地線與容器相連，以容器作為外電，料或液體作為絕緣介質構成圓筒型電容器。

　　所以應根據現場實際情況，即被測介質的性質（導電特性、粘滯性）、容器類型（規則/非規則金屬罐、規則/非規則非金屬罐），選擇合適的電容物位計。

　　2、應用中常見故障的處理

　　如果電容式物位計選型正確、安裝合理，一般很少出現故障，因此選型和安裝時應注意：

　　（1）介質的介電常數應穩定（對于非導電介質）；

　?。?）對于軟纜型傳感器，安裝時需考慮傳感器周圍均衡，應遠離爬梯等；

　?。?）安裝時應遠離設備出入口；

　?。?）同軸型傳感器應防堵。

　　常見故障有二種：

　?。?）傳感器漏電（對于導電介質用傳感器，絕緣層磨損時會漏電）；

　?。?）電路損壞。

　　判定方法：

　?。?）用萬用表電阻檔測量傳感器引線與大地間電阻，若阻值無限大，則傳感器不漏電；否則傳感器漏電需更換。

　?。?）將傳感器斷電，拆掉傳感器引線，通電用手觸摸電路傳感器端子，同時觀察輸出電流：若電流有變化，則電路板沒有損壞；否則電路板損壞，需更換。

　　如果被測介質是導電的粘滯性介質，當液位下降時，由于電套管上仍粘附一層被測介質，因此會造成虛假的液位指示，在這種情況下應定期清洗探頭。而在測量粘滯性非導電液體時，當液位下降后，光電上會附上一薄層介質，但這不影響儀表的正常測量。

　　3、標定方法

　?。?）如果現場條件好、液面可以隨意調整，那么先使液面下降至零點，調整零點電位器使顯示儀表指示0%，電流輸出為4mA；使液面上升至滿點，調整量程電位器使顯示儀表指示100%，電流輸出為20mA。重復上述調整步驟，直到零滿位準確為止。

　?。?）如果不可能重復進行現場設備液位排空和滿位的調整，則采用傳感器提升方法。

　　假設安裝時液面高度為h1，將傳感器提起△h，從公式△h/h=(I1-I2)/16計算出I2。其中h為滿量程時液面高度；I1為液面高度為h1的電流輸出；I2為液面提起△h的電流輸出。調整傳感器量程電位器使輸出電流為I2。

　　放回傳感器，根據h1/h=(I-4)/16計算I值，其中I為液面高度為h1時的電流輸出。調整傳感器零點電位器，使輸出電流為I值。至此標定結束。

　　三、結論

　　電容式物位計適用于各種導電、非導電液體的液位或粘性料位的遠距離連續測量和指示，也可以和其它電動儀表配套使用，以實現液位或料位的自動記錄、調節和控制。其亦可用于導電和非導電液體之間及二種介電常數不同的非導電液體之間的界面測量。電容物位計合理的選型與正確的接地是其實現準確測量以及安全運行的前提。