不同水位计的不同特点

水位计选择主要考虑以下要素：

1. 测量对象，如被测介质的物理和化学性质，以及工作压力和温度、安装条件、液位变化的速度等；
2. 测量和控制要求，如测量范围、测量(或控制)精确度、与计算机的接口、安全防腐、可靠性及施工方便性。

雷达水位计、压力式水位计、气泡水位计、浮子水位计、超声波水位计、电子水尺为六种常用水位计，本文对水位计的选型做个总结。

一、雷达水位计

测量原理：
雷达水位计，又叫水位雷达，是一种利用电磁波探测目标的电子设备。研发出来主要用于进行水利监测、污水处理和防洪预警等。其主要测量原理是从雷达水位传感天线发射雷达脉冲，天线接收从水面反射回来的脉冲，并记录时间T，由于电磁波的传播速度C是个常数，从而得出到水面的距离D。
如下图所示，雷达水位计通过测量电磁波的发射和接收时间差Δt，计算出雷达水位计与液面之间的距离H2=c*Δt/2,输出的水位值h=H1-H2。H1为渠底至水位计的高度，简称雷达水位计安装高度。

 适用范围及特点：

1. 测量精度高(毫米级)，量程大（可达70米以上）；
2. 只需要将探头安置至水位上方，大大减少土建投资；
3. 非接触式测量，不受限于水质环境，不破坏水流结构；
4. 不受温度、湿度、风速、降雨等环境因素影响，数据稳定可靠；
5. 信号输出方式：RS485、RS232、4~20mA模拟量。
6. 适用于水库、湖泊、河道、渠道等开放水体以及窨井、罐体等狭小空间内的的水位监测项目，并可应用在高温、高压和腐蚀性很强的安装环境；

劣势：

1. 寒冷环境下，天线容易出现结晶、结冰，数据会报错，需要不定时进行处理；
2. 安装环境避免有障碍物或者漂浮物，雷达波会将其误为水面，造成数据不准确；
3. 安装必须垂直于水面，并且雷达波全部覆盖到水面；

二、压力式水位计

测量原理：
压力式水位计采用静压测量原理,当水位计投入到被测液体中某一深度时,传感器迎液面受到的压力的同时,通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔,再将液面上的大气压 Po 与传感器的负压腔相连,以抵消传感器背面的 Po ,使传感器测得压力为:ρ .g.H ,通过测取压力P ,可以得到液位深度。
适用范围及特点：

1. 测量精度高（毫米级），量程大（可达300m以上，可定制量程）；
2. 差压式液位测量无机械磨损，工作可靠，质量稳定，寿命长；
3. 安装方便，直接将传感器放入水中，节省土建开支；
4. 输出信号：RS485、RS232、4-20ma模拟量；
5. 设备成本相对较低；
6. 广泛适用于地下水观测井、水源井、地热井、水池、渠道、水库、道路积水等监测场合。

劣势：

1. 温度和介质密度影响精度；
2. 压力探头会受泥沙及杂物堵塞，使精度受影响；
3. 浸入式测量，受水质影响，具有腐蚀性水质无法测量；
4. 压阻式有时飘、温飘，需要定时率定。

 

三、气泡式水位计

测量原理：
将一根上端装有压力传感器和气源的管子插入水中,以恒定流向管子里通入少量空气或惰性气体,压力传感器即可测出管内气体压力,此值与管子末端以上水头成正比,通过记录系统转换成水位。
适用范围及特点：

1. 测量精度高（毫米级 ），量程大（可达70m以上），免维护，抗振动，寿命长；
2. 具有安装简单，操作、组网灵活，该仪器只需要将导气管和气容放入水中，可不建测井，节省土建投资；
3. 设备与被测水体完全没有“电气”上的联系，只有一根气管进入水中，从而可以避免很多干扰、影响，构成了它自己的使用特点，数据稳定可靠；
4. 信号输出方式：RS485、RS232、4-20ma；
5. 特别适用于流动水体、大中小河流、水库、或者水体污染严重和腐蚀性强的工业废水等场合。

劣势：

1. 底部淤泥和杂物会堵塞产品探头，影响其精度；
2. 由于功耗较小，气泵的泵气力量不足，无法在环境较差的地方使用（多泥沙，多杂物等）。

 

四、浮子水位计

测量原理：
利用浮子感应水位，在水位不变的情况下，浮子与平衡锤两边的力是平衡的。当水位上升时，浮子产生向上浮力，使平衡锤拉动悬索带动水位轮作顺时针方向旋转，水位编码器的显示读数增加；水位下降时，则浮子下沉，并拉动悬索带动水位轮逆时针方向旋转，水位编码器的显示器读数减小。
适用范围及特点：

1. 原理比较简单，误差相对比较小；
2. 厘米级精度，可达40m以上量程；
3. 输出信号：4-20mA/RS485；
4. 适合岸坡稳定、河床充淤不大的低含沙水库、湖泊、河道、渠道等。

劣势：

1. 必须要安装在水位井内；
2. 测井管道保持在一条直线上不予许弯曲，设备安装施工难度大。

 

五、超声波水位计

测量原理：
超声波液位计的工作原理是由换能器（探头）发出高频超声波脉冲，遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号。
适用范围及特点：

1. 非接触式测量，不需要直接接触介质；
2. 测量精度高（毫米级），量程大（30m以上）；
3. 测量范围较大，液体、块状、粉末物位都能测量；
4. 安装简单、方便、并且不需要安全防护；
5. 输出信号：4-20mA/RS485/RS232；
6. 适用于江河、湖泊、水库、渠道、船闸及各种水工建筑物的水位测量。

劣势：

1. 精度较低，测量有盲区；
2. 不能用于雾气或粉尘很大的测量现场；
3. 测量精度容易受温度、湿度、风浪的影响；
4. 若有气泡的情况下测量值会与实际的液位有较大的偏差。

六、电子水尺

测量原理：
利用水的微弱导电性原理, 水淹到水尺某一位置时，相应的电路扫描到与水接触的最高触点位置，即可判断出水位。
适用范围及特点：

1. 不受环境因素影响；
2. 测量精度高，稳定可靠，使用方便；
3. 输出信号：RS485/4-20ma；
4. 常用于自来水、城市污水处理、城市道路积水等市政工程中的液位监测。

劣势：

1. 量程较小；
2. 不适用于较深的水库、湖泊，有较大局限性。