自动水位探测方法
    本章下面部分评论应用于蒸汽锅炉的水位探测装置的原理。
基本的导电理论
    电子流动的方式可与液体相比较。电子流过一个电阻与液体流过管道是类似的(见图3.16.2)。
    导体是金属，如金属导线，它允许电流流动。(导体的不和是绝缘体，它能阻碍电子流动，如玻璃或塑料)。电流是一种电荷流动，电荷被微粒携带称为电子或离子。电荷用库仑丈量。6.24 x 10'8个电子称为一库仑电量，按照国际标准单位(SI )，相当于1A"so
    当电子或离子移动，丈量的电流是库仑每秒而不是电子或离子每秒。但是，安培(A)是电流丈量的单位。

    另一个重要的电概念是“电容”。它是丈量两个导体之间的电荷容量(基本与容器容积类似)，根据所需要的电荷可提高电势到一伏特电压。
    如果一对导体需要很多电荷才能升高其两端的电压到一伏特，则表明电容很大。就像一个大的容器需要大量的气体填充才能到一定的压力一样。
    电容的单位1 c/v，定义为1 Fo
导电率探头
    考虑一个盛水的开式水箱。一个探头(金属棒)悬吊在水箱上(见图3.16.3 )，如果加载电压而且电
路上串联电流表，则可以看到:
  口探头浸入水中，电路有电流经过。
  口探头脱离水面，电流消失。

 这是导电探头的基本原理。导电的原理是给出一个测量点。当水位接触了探头尖部，就经过相连的控制器触发了一个动作。
    这个动作可以是:
  口发动或停止水泵。
  口打开或关闭阀门。
  口触发报警警铃。
  口打开或关闭继电器。

    但是一个探头仅能供给一个单一的作用点。因而，为了在预订的水位开关水泵就需要两个探头(图3.16.4 )。当水位下降使A点脱离水面，水泵开始工作。水位上升直到接触第二个探头点B，这时水泵停止工作。
    探头能装置在密闭的容器上，例如一台锅炉。图3.16.5显示了一个密闭的金属水箱一注意，在探头穿
过水箱顶部的地方需求绝缘。
    这样:
  口探头浸入水中，电流流动。
  口探头脱离水面，电流消失。
    注意:应使用交流电以避免在探头上发生极化和电解(使水分解为氢和氧)。必须用一个标准的导电
探头供给锅炉的低水位报警。
    英国标准需求必须每天测验。
    对一个简单的探头存在可能发生的问题一如果在绝缘处聚集了污垢，在探头和金属箱体之间产生电流通道而且即使探头顶部脱离了水面电流还将持续。这个问题可以在设计和制造导电探头时加长绝缘体并用光滑的绝缘材料如盯「日丁eflon.恺装探头的大部分长度来克服。这样就*大程度减少污垢聚集在绝缘体上的危险。

解决问题的办法:
  口在蒸汽空间使用绝缘体。
  口沿着整个金属探头的长度使用长且光滑的尸丁「E外套。
  口在控制器上可调节灵敏度。
    有特别的导电探头用于低水位报警，称为‘自检测型’。几种自检测功能合成一体，包含:
  口一个比较探头，可连续测量和比较经过绝缘体和经过探头顶部的对地电阻。
  口检查探头和绝缘之间的漏电。
  口其它自检测程序。
    按英国的规定，使用这些特别系统允许每周测验一次而不是每天测验。这是由于在这些装置的设计中固有更高的安全水平。
    导电探头必须切断到合适的长度以便准确的代表想得到的开关点。

导电探头总结
    导电探头，如图3.16.7所示，是:
  口通常是垂直装置。
  口适用于开关水位的控制。
  口通常是在一个腔体内装置一组3个或4个探头，尽管也供给其它配置。
  口在装置时可切断到需要的长度。
    由于探头是根据导电’}生的原理来工作的，因而不适用于纯水(导电率小于5US/cm)的应用。

电容探头
    在两个平行导电金属平板之间插入非导电材料(有一点或无导电性的物质如空气或尸丁「E)就作成了一个简单的电容器

    随着更多的平板面积浸入液体电容增加。
    在两个平行导电金属平板之间插入非导电材料(有一点或无导电性的物质如空气或尸丁「E)就作成了一个简单的电容器(见图3.16.8 )。
    在平板浸入导电液体时情况有一点不同，如在锅炉水中，因为水不再作为绝缘体而是导电平板的延伸。
    电容水位探头因此有一个导电的圆形探头，它作为第一个电容平板。探头被适当的绝缘材料覆盖，典型的是尸丁「E。第二块电容平板由导电容器壁(对锅炉来说就是锅壳)和盛在容器内的水构成。因此，改变水位，第二块电容板的浸入面积改变，就影响整个系统的电容。

    所以系统的电容有两个成分
  口CA，液体表面上的电容-
表面的尸丁「E涂层。
  口C:，液体表面以下的电容-:
在容器壁与探头之间的电容。绝缘体包括容器壁与探头之间的空气和探头与探头接触的水面和探头之间的电容，而绝缘体仅是尸丁「E涂层。

    在水面以上两个电容板(容器壁与探头之间)之间的距离很大，所以电容C、很小(见公式3.16.2 )。相反，水面以下的电容板(探头和水)之间的距离很小，因此电容C:与Ca相比很大。得到的结果是水面的上升将引起用适当的装置测量出的电容也上升。
    但是电容的变化依然很小(一般以法拉测量，例如10-'2F )，所以探头与一个放大器电路相连。放大以后的电容变化这时就可以输送到合适的控制器了。
    当电容探头使用在，例如一个水箱，(见图3.16.13 )，水位可以通过电容探头连续检测。相连的控制器可设置用于调节控制阀，而且能提供指示功能如一个高位报警或低位报警。
    控制器也可以设置用于开关控制。这里，“开”和“关”的转换点在一个探头上实现，而不需要切断探头。因为电容探头完全被绝缘材料包容，所以不能切断。

浮球控制
    这是一种液位测量的简单形式。每天常见的浮球水位控制例子是抽水马桶的蓄水箱。当马桶冲水，蓄水池的水位下降，浮球随着水位降低并且打开进水阀门。随着新鲜水的进入，水位上升，浮球也上升并逐步关小进水阀直到到达要求的水位，*终水箱进水阀关闭。
    这个系统与在蒸汽锅炉内非常类似。一个浮球安装在锅炉内，也可以安装在外部水筒，或者直接安装在锅壳内。锅炉内的水位变化时浮球跟着上下浮动。接着是检测它的动作并用于控制:
  口一台给水泵(开关水位控制系统)
    或者
  口给水控制阀(连续调节控制系统)
    因为浮球的浮力，浮球跟随水位上下动作。
  口浮球杆的另一端是一块磁铁，在一个不锈钢帽内移动。
    由于帽是不锈钢，它实际上没有磁性并允许磁力线穿过。
    *简单的形式，磁力操作磁力开关:
  口底部开关使给水泵开启。
  口顶部开关使给水泵关闭。
    但是，实际上单一开关通常提供开关水泵控制，第二个开关用于报警。
    同样的形式可用于水位报警。
    更复杂的系统可提供调节控制，它是用一个线圈缠绕在帽内的扼上。随着磁体的上下运动，线圈的电感改变，这将提供一个模拟信号到控制器，然后就可以控制给水调节阀了。

浮球控制应用
    对垂直或者水平安装，水位信号输出通常是通过一个磁力开关(水银型或空气断路型)，或者作为从电感线圈由于附在浮球上的磁体的运动产生的调节信号。这两种情况，磁力都要穿过无磁性的不锈钢管起作用。

差压传送器
    差压传送器安装的一侧有恒定的水头。另一侧的水头随着锅炉水位的变化而变化。
    可变的电容、张力表或电感技术被用于测量膜片的偏差，从这个测量值就产生了一个电子水位信号。
    差压传送器一般用于下列场合:
  口高压水管锅炉，炉内是高质量的除盐水。
  口使用纯水的地方，或许在制药过程。
    在这些应用中，水的导电率非常低，意味着导电率和电容探头都不能可靠的运行。