静压式液位测量法

定义与用途

静压式液位测量法利用液体自身重量产生的静压来间接确定容器内液位高度。当液体密度已知且基本恒定时，液位越高，底部静压越大，因此可通过测量底部压力换算液位。

测量装置组成

装置主要由三部分组成：

• 压阻式压力传感器：安装在容器底部，感受其上方液柱产生的压力。
• 背压管：一端通向液面上方，另一端引至传感器的参考侧，把液面上方的气体压力传递给传感器作为参考压力。
• 支架：用于固定传感器和背压管。

关键关系与符号

设：

• $H$ 为液位高度；
• $h_0$ 为基准高度，即传感器安装位置到液位计量基准点的高度；
• $h_1$ 为传感器上方液柱高度；
• $P_1$ 为传感器所感受的液柱静压；
• $\rho$ 为液体密度；
• $g$ 为重力加速度。

液柱静压与液柱高度的关系为

因此液柱高度可由压力换算：

液位高度为基准高度与液柱高度之和：

背压管的作用

背压管把液面上方的气体压力引到传感器的参考端。这样传感器所测的压差只对应液柱产生的静压 $P_1$，而不包含液面上方气压的影响。若液面上方为大气压，则相当于以大气压为参考；若液面上方为封闭气体，则背压管使传感器以该气体压力为参考，从而仍只反映液柱静压。

适用条件

• 液体密度 $\rho$ 需已知且在工作过程中基本不变；
• 传感器安装位置（基准高度 $h_0$）需已知；
• 背压管需可靠连通液面上方气体空间，使参考压力正确传递；
• 测量结果为液位高度，其换算依赖 $\rho$ 与 $g$ 的取值。