TG-QB-12 气泡式水位计
武汉铁工科技发展有限公司发布
1 、 简介
气泡式水位计主要用于水文站水位观测点不便建井或建井费用昂贵的地区，以及大坝测压用管和上下游水位。它具有安装、维护方便，操作、组网灵活，运行稳定、可靠、精度高等特点，是遥测系统中无井水位测量最理想的水位监测仪器。
2 、 工作原理
TG-QB-12气泡式水位计是将空气通过空气干燥筒过滤、净化后，气泵将空气经单向阀压入储气缸中。储气缸中的气体分两路分别向压力控制单元中的压力传感器和通入水下的通气管中输送，当气泵停止吹气时，单向阀闭合，水下通气管口被气体封住。从而形成了一个密闭的连接压力传感器和水下通气管口的空腔。根据压力传递原理可知，在通气管道内的气体达到动态平衡时，水下通气管口所承受的压力经过通气管传递到压力控制单元的压力传感器上，所以，水下通气管的压力和压力控制单元的压力传感器所承受的压力相等，用此压力值减去大气压力值，即可得到水头的净压值，从而便可得出测量水位值。
3 、 原理框图
4、 现场安装
4.1 气泡式水位计安装工艺
1）气泡水位计的机箱必须采取壁挂式安装（电气房或配电房）。
首先用冲击钻或射钉枪将两颗M10膨胀螺丝呈水平线位置固定在站房的侧面墙壁上，然后再将机箱挂在膨胀螺丝上并拧紧螺母，而且插头、通气管一侧朝下，两颗膨胀螺丝之间的间距为20cm，膨胀螺丝的水平线距离地面180cm左右。其次计算死水位以下1m处到水位计机箱的通气管走线长度，加上3～5m的余量，即为通气管的总长度，记下通气管的总长度数值，在通气管上量出该长度并切断通气管。通气管的断面要切平而且垂直于通气管线。旋开带有过滤网接头的并帽并套在通气管上，并帽上带有螺纹的—端朝向通气管的端口，将通气管的一端插在接头的锥管孔内，并用双扳手将通气管的端口和并帽旋紧，然后将内径为Φ2～Φ3cm的PVC管或镀锌自来水管套在通气管上加以保护，护管之间的接头先不要固定好，再将通气管的接头用扎线拴在第一根护管下面的端口处，并确保接头在护管的中央。
2）通气管在河岸上的安装分为两种：一种是斜坡式安装，另一种是垂直式安装。
斜坡式安装的步序为：首先要在河道里准备一条船和在斜坡上准备一根带有标尺的绳索，绳索的长度要超出水位变幅3m以上，先在护管的端口上拴上这根绳索，标尺的零点在端口处，绳索的另一端拴上一只浮球，将第一根护管和第二根护管之间的接头固定好后放置在斜坡上，船上的人员拿着绳索拴有浮球的一端往河中央拉并且加一点往上提的力，岸上的人员抓住护管往河里推，当河水淹没到第一根护管和第二根护管之间的接头时，岸上的人员开始固定第二根护管和第三根护管之间的接头，然后再重复上述护管下水的过程，以此类推直到绳索的标尺指示护管的端口在死水位以下即可，拉直绳索并使之垂直于水面，读出标尺的数据立刻记录下来，用当前水位减去标尺的读数就是通气管大概的基准高程，绳索可悬于水中以便下次校对用，同时岸上的人员将护管在斜坡上用多对固定卡和膨胀螺丝固定好，一直固定到水面。等以后水位退下一段时可再固定护管露出的部分，然后沿河岸将护管—直固定到站房内。
垂直式安装的步序为：首先要在河道里准备一条船以及在坝上准备一根带有标尺的绳索和一根尼龙绳索，带有标尺的绳索的长度要超出水位变幅3m以上，尼龙绳索的长度要超出坝平面到水面的距离5m以上，先在护管的端口上拴上这根标尺绳索，标尺的零点在端口处，绳索的另一端拴上一只浮球。在坝上将第一根护管和第二根护管之间的接头固定好，用尼龙绳的一端拴住第二根护管的接头处，坝上人员缓慢地将护管沿坝壁放垂直，紧握护管拉住尼龙绳缓慢地将护管沿坝壁往下放，当第二根护管的接头已经接近于坝面时，坝上的人员将第三根护管立起来并用接头固定第三根护管，然后再紧握护管拉住尼龙绳缓慢地将护管沿坝壁往下放，当护管的最底端进入水体时，船上的人员拉着标尺绳索拴有浮球的一端配合坝上的人员把护管往河里放，重复上述护管下水的过程，以此类推直到绳索的标尺指示护管的端口在死水位以下即可，拉直绳索并使之垂直于水面，读出标尺的数据立刻记录下来，用当前水位减去标尺的读数就是通气管大概的基准高程并记录下采。绳索可悬于水中以便下次校对用，同时岸上的人员将护管在坝壁上用多对固定卡和膨胀螺丝固定好，一直固定到水面附近，等以后水位退下一段时可再固定护管露出的部分，然后沿坝面将护管一直固定到站房内。通气管在室内的部分沿墙角线固定好，在接近于水位计的机箱时，把通气管多余的部分盘成一个圈固定在站房内的墙壁上。应注意通气管的任何地方都不能有成直角的急剧弯曲。接着开始安装通气管的管接头，旋开管接头的大并帽并套在通气管上，并帽上带有螺纹的一端朝向通气管的端口，将通气管的一端插在接头的锥管孔内，并用双扳手将通气管的端口和并帽旋紧，再旋开管接头的小并帽并套在软管上，并帽上带有螺纹的一端朝向软管的端口，将软管的端口插在管接头的锥孔上，并用双板手将并帽旋紧，以防泄漏，再旋开机箱上的管接头的小并帽并套在软管上，并帽上带有螺纹的一端朝向软管的端口，将软管的端口插在管接头的锥孔上，并用双板手将并帽旋紧。这样水位计的安装就告结束。
5、 几种水位测量仪器之间的缺陷
- 浮子式水位计
浮子式水位计适用于长期测量水库、河流、湖泊、坝体测压管等的水位，是监测水位变化的有效监测设备。水位计采用磁光编码原理进行测量，其测量精度高、稳定性好、没有温漂和时漂的影响，信号可接入MCU-32型分布式摸块化自动测量单元或直接接入计算机，实现水位变化的自动监测。
仪器以浮子感测水位变化，工作状态下，浮子、平衡锤与悬索连接牢固，悬索悬挂在水位轮的“V”形槽中。平衡锤起拉紧悬索和平衡作用，调整浮子的配重可以使浮子工作于正常吃水线上。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。本仪器的水位轮测量圆周长为32厘米，且水位轮与编码器为同轴联接，水位轮每转一圈，编码器也转一圈，输出对应的32组数字编码。当水位上升或下降，编码器的轴就旋转一定的角度，编码器同步输出一组对应的数字编码（二进制循环码，又称格雷码）。不同量程的仪器使用不同长度的悬索能够输出1024至4096组不同的编码，可以用于测量10至40米水位变幅。
通过与仪器插座相联接的多芯电缆线可将编码信号传输给观察室内的电显示器或计算机，用作观测、记录或进行数据处理；安装有RS485数字通信接口（或4-20mA）的水位计，可以直接与通信机、计算机或相应仪表相联接，组成为水文自动测报系统。
浮子式水位计最主要缺陷：是机械式传动，浮子需要上下动作，相对容易损坏，另外如果有杂物，容易把浮子卡住；
浮子式水位计测量需要建昂贵的测井设备。
2）超声波水位计：
一般把声波频率超过20kHz的声波称为超声波，超声波是机械波的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程，它的特征是频率高、波长短、绕射现象小，另外方向性好，能够成为射线而定向传播。超声波在液体中衰减很小，因而穿透能力强。
在超声波检测技术中，不管那种超声波仪器，都必须把电能转换超声波发射出去，再接收回来变换成电信号，完成这项功能的装置就叫超声波换能器，也称探头。将超声波换能器置于被测液体上方，向下发射超声波，超声波穿过空气介质，在遇到水面时被反射回来，又被换能器所接收并转换为电信号，电子检测部分检测到这一信号后将其变成液位信号进行显示并输出。
由超声波在介质中传播原理可知，若介质压力、温度、密度、湿度等条件一定，则超声波在该介质中传播速度是一个常数。因此，当测出超声波由发射到遇到液面反射被接收所需要的时间，则可换算出超声波通过的路程，即得到了液位的数据。
超声波水位计最主要的缺陷：是不能应用于真空、蒸汽含量过高或液面有泡沫等工况。
超声波有盲区，安装时必须要计算预留出传感器安装位置与测量液体之间的距离。
超声波液位计声纳所发出的声波是一种通过大气传播的机械波，大气成分的构成会引起声速的变化，例如液体的蒸发汽化会改变声波的传播速度，从而引起声波液位测量的误差
3）雷达水位计
雷达水位计是通过波导体传导来发射和接收电磁波的水位测量仪表。
用雷达仪表测量液位，它具有以下优点：1、发射与接收天线均不与介质接触；2、高频电磁波 信号易于长距离传送，可测大量程；3、测量不受液面上部空间气相条件变化的影响。
雷达通过反射和接收高频[GHZ]级电磁能量，并计算电磁波达到液体面并反射回到接收天线的时间来进行液位测量；与超声波液位计相比，由于超声波液位计声波传送的固有局限性，雷达液位计性能大大优于超声波液位计。超声波液位计声纳所发出的声波是一种通过大气传播的机械波，大气成分的构成会引起声速的变化，例如液体的蒸发汽化会改变声波的传播速度，从而引起声波液位测量的误差。而电磁能量的传送则没有这些局限性，它可以在缺少空气（真空）或具有汽化介质的条件下传播，并且气体的波动不影响电磁波的传播速度。
雷达液位测量仪表天线的辐射能约为1mW，是一种微弱的信号，当这种信号发射进入空气中传播时，能量减弱的非常快，当信号到达液面并反射回来时，自液面反射的信号强度[振幅、与液面的介电常数]有直接关系，介电常数非常低的非导电类介质，如氢类液体，反射回来的信号非常小这种被削弱的信号在返回至安装于罐顶部的接收天线的途中，能量又被进一步削弱，雷达液位计所接收到的返回信号能量小于它所发出信号能量的1%；当液面出现波动和泡沫时，情况就变的更复杂，它将信号散射脱离传播途径或吸收大部分能量，从而不能从大量的杂散波中分辨出真实的液位信号。
雷达水位计最主要的缺陷：雷达水位计相对价位较高； 用雷达水位计的时候要考虑介质的介电常数（液面波动厉害、起泡沫）。
6、气泡式水位计在湖北天门沉湖五七泵站安装使用
TG-QB-12气泡式水位计在湖北天门沉湖五七泵站（内河及汉江）上各安装一台投入正常使用，主要是监测天门沉湖内河及汉江的水位，保证沉湖内河的水位安全。