4. Електричні рівнеміри

Принцип дії електричних рівнемірів заснований на розходженні електричних властивостей рідин і газів. При цьому рідини, рівень яких виміряється, можуть бути як провідниками, так і діелектриками; гази ж, що перебувають у надрідинному просторі, завжди діелектрики. Основним параметром, що визначає електричні властивості провідників, є їхня електропровідність, а діелектриків - відносна діелектрична проникність, що показує, у скільки разів у порівнянні з вакуумом зменшується в даній речовині сила взаємодії між електричними зарядами.

Залежно від того, який вихідний параметр (опір, ємність або індуктивність) первинного перетворювача „реагує" на зміну рівня, електричні рівнеміри підрозділяються на кондуктометричні, ємнісні й індуктивні.

Кондуктометричні рівнеміри (рівнеміри опору) застосовуються для виміру рівня провідних рідин (у тому числі, і рідких металів). Первинний перетворювач кондуктометричного рівнеміра являє собою два електроди, глибина занурення яких у рідину й визначає поточне значення її рівня. Вихідним параметром перетворювача є його опір або провідність.

При вимірі рівня „надпровідних" рідин (наприклад, рідких металів) можливе застосування кондуктометричних рівнемірів з одним електродом, роль другого електрода при цьому виконує заземлена судина.

Первинний перетворювач ємнісного рівнеміра являє собою коаксіальний циліндричний конденсатор, внутрішньою обкладкою якого служить металевий зонд покритий ізоляцією. Зонд розташований по вісі металевої труби, що є зовнішньою обкладкою датчика-конденсатора. Зазор між зовнішньою поверхнею ізоляції зонда і зовнішньою обкладкою називається робочим зазором, що сполучається за допомогою отворів в нижній центрувальній втулці і у зовнішній трубі з судиною, у якій виміряється рівень. Рідина, потрапляючи крізь ці отвори в робочий зазор датчика, змінює його ємність. Вимірювальна схема (вторинний перетворювач) реєструє різницю ємностей датчика при поточному і нульовому значеннях рівня.

Первинний перетворювач індуктивних рівнемірів являє собою котушку індуктивності. Провідна рідина при цьому грає або роль шунта, що змінює кількість витків котушки, або роль екрана, що впливає на коефіцієнт самоіндукції котушки. У першому випадку використовуються котушки з оголеними витками. При переміщенні рівня рідини, що має високу електропровідність, частина витків шунтується й відповідним чином змінює індуктивність котушки первинного перетворювача - датчика. Екрануючий ефект провідної рідини полягає у виникненні в ній вихрових струмів (струмів Фуко), електромагнітне поле яких створює розмагнічуючу дію на поле вимірювальної котушки. При цьому датчик виконується у вигляді котушки, розміщеної в захисному чохлі. Чохол виключає контакт котушки з контрольованою рідиною, забезпечує можливість проведення монтажно-демонтажних робіт без порушення герметичності судини, що особливо важливо, наприклад, при вимірі рівня рідких теплоносіїв у ядерних реакторах.

5. Оптичні рівнеміри

При вимірюванні рівня рідин оптичними методами можуть бути використані різні явища, пов'язані із проходженням світла через середовища, що утворюють поверхню розділу, - відбиття або заломлення світла на поверхні розділу, послаблення його інтенсивності в поглинаючому середовищі й інше. Однак на практиці найбільше поширення одержали оптичні рівнеміри з візуальною фіксацією межі розділу "рідина-газ" і фотоелектричні рівнеміри, що використовують ефект відбиття світла від поверхні рідини.

Візуальні рівнеміри являють собою прозорі вставки в стінках посудини або в сполучених з посудиною мірних трубках з нанесеною на них шкалою. Візуальні рівнеміри - найпростіші й у той же час самі точні засоби виміру рівня.

Фотометричний рівнемір відбиття діє наступним чином. Світловий промінь від лампи проходить крізь конденсаторну лінзу и крізь вікно вводиться в судину. Падаючи під кутом на поверхню рідини, світло відбивається від неї й попадає крізь оптично прозору стінку на протяжний приймач випромінювання. Координата приймача, у якій фіксується максимальна освітленість, характеризує поточне значення рівня.

Аналогічним чином може бути побудований і фотоелектричний рівнемір заломлення.

Найбільш істотний вплив на погрішність оптичних рівнемірів робить стан поверхні рідини. Збурювання поверхні, поява на ній піни, крен посудини спотворюють результати виміру рівня. Для усунення (зменшення) цих впливів використовують лазерні джерела світла, волоконні сітловоди й різні компенсаційні схеми.