Такое измерение можно выполнить различными способами, в том числе с помощью поплавка.
Именно так работает поплавковый уровнемер - поплавок частично погружается в жидкость, и его положение замеряется.
Если жидкость однородна, то он будет погружаться одинаково независимо от местонахождения и не будет вносить в измерения погрешность.
Силу тяжести можно вычислить, умножив объем того фрагмента поплавка, который находится в жидкости, на плотность жидкости, в которую он погружен.
Отсюда видно, что при изменении плотности жидкости меняется объем погруженной части, что и является основной причиной погрешностей в измерениях такого типа.
Понятно, что однородная жидкость - явление идеальное и в природе, к сожалению, наблюдаться не может, поэтому для максимальной точности измерений уровня жидкости с помощью поплавка его выполняют из как можно более легкого материала, или же стараются сделать его поперечное сечение как можно больше.
Это приводит к уменьшению осадки поплавка, и, следовательно, к более точным измерениям, которые делает поплавковый уровнемер.
Обычно поплавок связан с указателем уровня гибкой механической связью.
Это значит, что масса поплавка не должна быть слишком мала, так как нужно обеспечить достаточное натяжение, чтобы уровнемер смог определить положение.
Кроме того, поплавок не должен быть слишком большим - вместе с его размерами придется увеличивать и весь поплавковый уровнемер, что в большинстве случаев нежелательно.
Данные ограничения определяют форму, размер поплавка и материал, из которого он изготовлен.
Далее приведена схема поплавкового уровнемера в самом простом варианте исполнения.
Схема поплавкового уровнемера
Здесь поплавок (1) соединен с указателем (3) с помощью троса (2).
Также схема поплавкового уровнемера показывает расположенный на конце троса рядом с указателем противовес (4), который сохраняет натяжение троса.
Виды поплавковых уровнемеров
Их слабое место - невысокая герметизация резервуара.
Принцип действия поплавкового уровнемера УДУ дает возможность с точностью до 4 мм измерить уровень жидкости в сосуде глубиной до 20 метров, в интервале температур от -50 до +50°С.
Избыточное давление при этом должно быть в диапазоне от -1,5 до 3 кПа. Примером таких жидкостей могут служить разнообразные нефтепродукты.
Если же давление и температура жидкости превышают указанные значения, используют поплавковый уровнемер типа ПМП с магнитными преобразователями. Он способен определить положение поплавка в пределах глубины от 0,5 до 6 метров с точностью до 5 мм.
Область применения поплавковых уровнемеров
Чтобы сделать точное измерение, жидкость должна быть как можно более однородной.
Но бывают случаи, когда нужно измерить 2- фазную жидкость.
Тогда применяют конструкцию с 2 поплавками.
Вариант конструкции с гибкой направляющей трубой, или тросом (4) на схеме, подойдет для больших устройств, предназначенных для глубоких измерений, так как он легче транспортируется.
Вообще область применения поплавковых уровнемеров крайне широкая, с их помощью можно измерить любые жидкости, от уровня питьевой воды в баке до контроля количества химикатов.
Поплавковый уровнемер незаменим в коллекторах и отстойниках, водохранилищах, реках и каналах.
