霍尔开关在电磁刻度液位计中的应用

目前液位测量有两种方式，1)人工刻度尺方式测量：2)电测仪器装置自动测量。但是，交易计量级测量时绝大多数采信人工刻度尺测量值，电测装置自动测量仅仅作为监控辅助测量应用。人类对江河湖泊及水库堰塘水位观测和记录已经有上千年的历史，一直都是采用标牌刻度尺的方法观测水位。在大型油罐和化学溶剂罐交易计量液位测量中，也仅认可人工刻度尺测量数据。当前电测液位设备和仪器大约分为两类，即测压类和测时差(相位差)类型(测量已知均速信号从参考点至液面往返时间差，或者测量已知周期信号从参考点至液面往返相位差)。它们各自的原理、优点和缺点分别如下：

压力类水位测量仪器即以流体压强定律为主导思想研发的测量仪器：Y(液体对底部压强)=P(液体密度)*h(容器底部至液面的垂直高度)这类仪器的原理是采用测量液体压强计算出液位，理论上讲可以测量压强的仪器都可以用来测量液位，如硅晶体液位计、振弦式渗压/液位计、差动电阻式渗压/液位计等。

这类仪器安装在容器或者库区、河床底部，用电缆把电信号引出液面，配置专门的读数仪或者自动化数据采集单元采集数据。这类仪器的主要优点是结构简单，成本低。它的主要缺陷有测量精度低(误差最小为10厘米左右)，般作为辅助监控使用，不满足计量级精度要求；仪器受温度和沉淀物影响比较大，需要经常性校准；测量的结果为相对高度，需要换算得出海拔高程；安装时间窗口小，只能在枯水季节或者排空库容后才能安装。

测时测相类测量仪器顾名思义，测量声波、光波信号从参考点至液面反射回到参考点的往返时间差，通过时差和速度计算距离，从而计算液位；或者测量声波、光波信号从参考点至液面反射回到参考点时的相位差，利用波长(相位)与距离的对应关系计算液位。

这类仪器安装在液面上方，采用栈桥或者悬杆方式安装，这类仪器有超声波液位计、磁致式液位计、激光液位计等等。这类液位计中，优缺点差异较大，下面分别说明。

超声波液位计的主要优点是测量量程大，安装简单，安装时间不受季节和当前液位状态的限制。缺点是误差非常大，普遍在25厘米以上，偶尔可能产生1 ~ 2米的偶发奇异值。并且易受气温和空气湿度影响，不宜用于计量级测量，只能作为辅助监控使用。

电磁刻度液位计从根本上解决了其他电测液位计的测量精度问题，最大绝对误差为1.25毫米，不论量程多大，不存在累计误差，并且终生不需要校准。电磁刻度液位计除保持过去人工观测刻度尺的全部技术特性之外，还能直接读出液位高程，无需通过液面之上的刻度尺的数量计算液位高程。

霍尔开关和悬浮电磁环-起构成电磁开关信号系统，常用于液位限位开关装置，其中霍尔开关作为电信号刻度线使用，悬浮电磁环作为指针使用，从理论上讲，一组霍尔开关等间距排列，并且间距小于计量分辨率时，即可获得一个电信号刻度尺。但是，如果霍尔开关之间的间距小于指针磁场的有效宽度时，将出现同一个指针位置对应多个刻度状态(即刻度线不是唯一的)，因此，要求磁场宽度必须小于霍尔开关之间的问距。这时就会产生一个新的问题，当指针位于两个霍尔之中间时，整个霍尔开关阵列中无状态输出。控制改变电磁场宽度，使得任意位置磁场宽度覆盖唯一的霍尔开关组合状态。然后对其进行组态编码，获得唯一的位置编码值，实现了液位的电测和数字信号输出。