物位包括液位(液體介質(zhì)液面的高低)，界面(兩種液體介質(zhì)的分界面)和料位(塊狀、顆粒狀物質(zhì)的堆積高度)等三類，相應(yīng)的檢測儀表稱為液位計，界面計和料位計，統(tǒng)稱為物位計。

物位測量有連續(xù)測量和定點測量兩種，前者能連續(xù)測出物位的任何高度；后者只能給出物位是否到達(dá)某一個高度。

1.靜壓式液位計

靜壓式液位計的測量原理如圖4.1所示，差壓計是液位計的重要組成部分，根據(jù)流體靜力學(xué)原理，差壓計所感受的差壓與液位高度有如下關(guān)系

                                          (4.1) 
 

靜壓式液位計是最常用的一種液位測量儀，具有測量原理簡單、工作可靠、準(zhǔn)確度較高、適用范圍廣等特點。但是測量結(jié)果易受介質(zhì)密度變化的影響，在使用中還要根據(jù)介質(zhì)的特性和特點（如強(qiáng)腐蝕、易結(jié)晶、高粘度等）采取相應(yīng)的措施。此外要特別注意的是，如果差壓計的安裝位置不在液位零面水平線上，則當(dāng)時，差壓計感受的差壓將不等于零。為了使時差壓計的輸出值為零，須調(diào)節(jié)差壓計的零點，這種方式稱為“量程遷移”。根據(jù)時差壓計所感受差壓值的正負(fù)，量程遷移有正遷移和負(fù)遷移。通過量程遷移后，當(dāng)或最大值時，差壓計的輸出也相應(yīng)地為零或最大值。

2. 浮力式液位計

浮力式液位計有恒浮力和變浮力兩種，恒浮力式液位計采用漂浮于液面上的浮子，由浮子帶動其他顯示裝置指示液面的高低；變浮力式液位計利用沉浸在被測液體中的浮筒所受的浮力與液面的位置有關(guān)檢測液位，其測量原理如圖4.2所示。被測液位與浮筒的位移有以下關(guān)系：

                                                                  (4.2)

式中，為彈簧的剛度；為浮筒的橫截面積；為浸沒浮筒的液體密度。

    浮力式液位計和靜壓式液位計一樣，具有較寬廣的適用范圍，不僅能測量液位，還能測量兩種互不相容液體間的界位，測量精度也較高。但測量值易受介質(zhì)密度的影響；由于浮筒不可能做得很長，故液位測量范圍比較有限；另外這種液位計的維護(hù)也比較麻煩。

圖4.2浮筒式液位計原理

3.電容式物位計

電容式物位計是利用敏感元件（電容器）把物位變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，常見的電容器結(jié)構(gòu)如圖4.3所示，是由兩個長度為，半徑分別為和的圓筒形金屬導(dǎo)體組成。當(dāng)物位高度為時，電容器的電容增量為：

                                       (4.3)

圖4.3電容式物位計檢測原理

式中，和分別為被測介質(zhì)上方氣體和被測介質(zhì)的介電常數(shù)。

當(dāng)被測介質(zhì)為導(dǎo)電性液體時，電極要用絕緣物覆蓋作為中間介質(zhì)，而液體和容器壁一起作為外電極（半徑為）。當(dāng)液位高度為時，由該電極對構(gòu)成的電容器的電容增量為

                                           (4.4)

式中，為覆蓋電極用絕緣物的介電常數(shù)。

電容式物位計不僅能測液位高度，而且還能測料位；不僅能測量物位的連續(xù)高度，也能用作物位的定點測量。

4.其他物位計

（1）超聲波物位計      

利用超聲波在物位界面的反射特性，通過測出超聲探頭從發(fā)出聲波到接收到反射聲波的時間求得物位。根據(jù)聲波傳播的介質(zhì)不同，超聲波物位計可分為固介式、液介式和氣介式三種。物位計通常由超聲換能器和與其配套的電子線路組成。超聲換能器探頭可以使用兩個，也可以使用一個。前者是一個探頭發(fā)射超聲波，另一個探頭用來接收；后者是發(fā)射和接收聲波均用同一個探頭，只是發(fā)射和接收在時間上相互錯開。

超聲波物位計可以測量液位，也可以測量料位，測量范圍較寬。但是超聲波傳播速度一般與介質(zhì)和溫度有關(guān)，所以在測量時必須對聲速變化的影響進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕校?/p>

①溫度補(bǔ)償法  測出被測介質(zhì)的溫度，根據(jù)已知的聲速與溫度之間的關(guān)系自動補(bǔ)償由于溫度引起的聲速變化。

②設(shè)置較正具法  先通過安裝在介質(zhì)內(nèi)固定距離的一組探頭測出聲波在介質(zhì)中的傳播速度，進(jìn)而用測量探頭得到物位。

（2）射線式物位計

射線穿過厚度為的介質(zhì)，由于部分能量被吸收，所穿透的射線強(qiáng)度隨著所通過的介質(zhì)厚度增加而減弱，它的變化規(guī)律為：

                                         (4.5)

式中，、為射入介質(zhì)前和通過介質(zhì)后的射線強(qiáng)度；為介質(zhì)對射線的吸收系數(shù)。利用射線的這個性質(zhì)，可以用來測量物位。

射線式物位檢測系統(tǒng)主要有射線源、射線探測器和電子線路等部分組成。由于在物位檢測中一般需要射線穿透的距離較長，因此常用穿透能力較強(qiáng)的γ射線。射線探測器有閃爍計數(shù)管、電離室和蓋革-彌勒計數(shù)管。對于不同的射線，應(yīng)采用不同類型的探測器。

典型的射線式物位檢測方法如圖4.4所示，圖中為射線源，有點源和線源兩種；D為探測器，也有點探測器和線狀探測器。

射線式物位計可以實現(xiàn)非接觸式測量，特別是用于極低溫、高溫、高壓容器的高黏度、高腐蝕性、易燃、易爆等特殊測量對象（介質(zhì)）的物位檢測。

（3）微波物位計

微波物位計的測量原理與超聲波的相似，所不同的是以微波替代超聲波。由于微波傳播速度很快，一般不能采用與超聲波物位計相同的方法來測量微波的傳播時間。微波物位計的測量結(jié)果一般不受介質(zhì)溫度、壓力的影響。

（4）磁致伸縮式液位計

磁致伸縮式液位計由測量頭（包括脈沖發(fā)生、回波接收、信號檢測與處理電路），波導(dǎo)線和磁浮子等組成。通過測量從脈沖發(fā)出到接收回波的時間求得液位（即磁浮子）的高度。磁致伸縮式液位計的測量準(zhǔn)確度較高。

5.定點物位檢測儀表

在不少物位檢測的場合往往只要求知道物位是否已到某個給定的高度，這種檢測稱為定點物位檢測。能用于定點物位檢測的有浮球式液位計，電學(xué)式（電阻、電容、電感）物位計，超聲波物位計，射線式物位計，激光物位計，微波物位計和振動式（音叉）物位計等。