工業(yè)液位傳感器的7種主要類型

工業(yè)水平傳感器是可用于監(jiān)測或確定在容器中，罐中的液體或固體的水平。它們的用途超出了制造和工業(yè)環(huán)境，它們是大多數(shù)飛機(jī)、汽車和船只的燃油液位計中的驅(qū)動裝置。工業(yè)級傳感器包括從簡單的杠桿到伽馬射線檢測的廣泛技術(shù)，可用于罐中液體或顆粒狀固體產(chǎn)品的幾乎所有應(yīng)用。這些工業(yè)液位傳感器的選擇取決于?

• ??? ?被監(jiān)測的液體/固體類型

• ??? ?對流體/固體及其屬性有多少訪問權(quán)限

汽車產(chǎn)量的增加、更小、更智能、更便宜的傳感器的發(fā)展，以及支持性的政府法規(guī)是預(yù)計將推動工業(yè)級傳感器市場的主要因素。除此之外，工業(yè)級傳感器在醫(yī)療保健終端應(yīng)用中的日益普及以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 和工業(yè) 4.0 的不斷進(jìn)步有望進(jìn)一步支持市場的增長。

在本文中，我們將討論不同類型的工業(yè)液位傳感器。

工業(yè)液位傳感器可分為兩類 - 點(diǎn)液位測量和連續(xù)液位測量。

當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)在某一點(diǎn)時，它是由點(diǎn)電平測量指定的，而連續(xù)電平測量則表示產(chǎn)品在上升和下降時的連續(xù)水平。電容、光學(xué)、電導(dǎo)率、振動（音叉）、浮球開關(guān)是點(diǎn)液位指示的傳感器，而超聲波和雷達(dá)（微波）是連續(xù)液位測量的傳感器。

點(diǎn)液位測量傳感器

讓我們首先討論點(diǎn)液位指示傳感器，從電容液位傳感器開始。

電容液位傳感器

電容式液位傳感器通過使用探頭來操作，以檢查液位變化。這些電平變化被轉(zhuǎn)換成模擬信號。通常，探頭由聚四氟乙烯絕緣的導(dǎo)線制成。但是，不銹鋼探頭反應(yīng)靈敏，因此它們適用于測量非導(dǎo)電物質(zhì)顆粒或具有低介電常數(shù)的材料。這些類型的傳感器非常易于使用和清潔，因為它們沒有任何移動組件。此外，它們體積小、比其他傳感器便宜、準(zhǔn)確且對產(chǎn)品具有侵入性。但是，它們可能需要校準(zhǔn)并且只能用于某些液體。

電容液位傳感器通常用于化工、食品、水處理、電池行業(yè)和啤酒行業(yè)的罐液位監(jiān)測等應(yīng)用。

光學(xué)液位傳感器

光學(xué)傳感器基于紅外 LED 發(fā)出的紅外光的透射變化而工作。通過使用高能紅外二極管和脈沖調(diào)制方法，可以減少產(chǎn)生的光的干擾。簡單來說，它們的工作原理是將光線轉(zhuǎn)換為電信號，電信號測量光的物理量，然后將其轉(zhuǎn)換為測量值。這些傳感器也沒有活動部件，不受高溫或高壓的影響，可用于液體應(yīng)用，并且體積小。但是，如果鏡頭變臟或有涂層，則需要清潔。

在使用冷卻液、機(jī)油或液壓系統(tǒng)時，它們可用作低液位指示器，以避免出現(xiàn)干轉(zhuǎn)情況。常用于儲罐液位測量和泄漏檢測等應(yīng)用。

另一方面，連續(xù)光學(xué)液位傳感器使用高強(qiáng)度激光，可以注入多塵環(huán)境，并注意到液體物質(zhì)。

電導(dǎo)率傳感器

也稱為電阻式液位傳感器或?qū)щ娞筋^傳感器。這些工業(yè)液位傳感器用于測量導(dǎo)電液體或流體的液位。它使用探針來讀取電導(dǎo)率。探頭由一對電極組成，并向它們施加交流電。當(dāng)液體覆蓋探頭時，其電極形成電路的一部分，導(dǎo)致電流流動，發(fā)出低電平或高電平信號。電導(dǎo)率水平傳感器也沒有移動部件，成本低，并且相當(dāng)容易使用。這些傳感器的缺點(diǎn)是它們是侵入性的，只能感應(yīng)導(dǎo)電液體，并且探頭會隨著時間的推移而腐蝕。

這些液位傳感器用于鍋爐水、高腐蝕性液體的罐液位測量和試劑監(jiān)測。

振動（音叉）

振動或音叉?zhèn)鞲衅骺捎糜跈z測溢出或防止干轉(zhuǎn)，適用于存在湍流、氣泡或不同產(chǎn)品的應(yīng)用。在這種類型的傳感器中使用帶有兩個尖齒的叉形傳感元件。音叉以其大約 1200 Hz 的機(jī)械共振頻率振動，并被壓電激勵。當(dāng)音叉浸沒在介質(zhì)中時音叉的頻率會發(fā)生變化，內(nèi)部振蕩器會檢測到這種變化并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號。音叉?zhèn)鞲衅骶哂谐杀拘б婧途o湊性，易于安裝，對產(chǎn)品具有侵入性，并且基本上免維護(hù)。

但是，音叉?zhèn)鞲衅骺梢耘c連續(xù)液位檢測系統(tǒng)結(jié)合使用，作為泄漏和過度填充的警報點(diǎn)。振動傳感器非常適合固體和液體液位控制，包括泡沫和粘性材料，以及細(xì)粒固體和粉末。根據(jù)它們可以感知的材料，它們具有無限期的用途。

食品、飲料、采礦和化學(xué)加工行業(yè)將這些傳感器用于其應(yīng)用。

浮球開關(guān)傳感器

這種類型的工業(yè)液位傳感器是最具成本效益但經(jīng)過充分驗證的液位傳感技術(shù)之一。浮球開關(guān)使用浮球，這是一種在應(yīng)用或移除產(chǎn)品時升高或降低的裝置，當(dāng)液位升高或降低移動浮球時，它將打開或關(guān)閉電路。盡管設(shè)計簡單，但這項技術(shù)以極具吸引力的價格提供了長期的可靠性。根據(jù)用戶選擇的安裝方式，很大程度上取決于將放置開關(guān)的儲罐或容器的構(gòu)造和設(shè)計。通常，供應(yīng)商會建議一系列安裝選項，最常見的是側(cè)面安裝/水平和垂直安裝。浮動開關(guān)是提供直接指示的無動力設(shè)備。它們相對便宜。浮動開關(guān)的缺點(diǎn)是它們對產(chǎn)品有侵入性，有活動部件，并且尺寸可能很大。浮動開關(guān)僅指示低/高液位，它們不能測量可變液位。浮球開關(guān)的一個巨大用途是在液體儲罐中用于高位或低位指示。

浮球開關(guān)傳感器通常用于使用油、水、化學(xué)品和液壓油的罐液位應(yīng)用。

連續(xù)液位測量傳感器

讓我們首先討論連續(xù)液位測量傳感器。我們將從工業(yè)超聲波液位傳感器開始。

工業(yè)超聲波液位傳感器

工業(yè)超聲波傳感器也用于檢測粘性液體物質(zhì)和大塊材料的水平。它們的工作原理是發(fā)射和接收頻率范圍為 20 到 200 kHz 的超聲波。然后將波復(fù)制回?fù)Q能器。距離是通過波反射回來所需的時間來衡量的。壓力、濕度、湍流和溫度會影響超聲波傳感器的響應(yīng)。此外，還需要適當(dāng)增加換能器以獲得更好的響應(yīng)。的工業(yè)超聲波液位傳感器沒有活動部件，結(jié)構(gòu)緊湊，經(jīng)濟(jì)高效，可靠且無創(chuàng)。在這種液位傳感器中，需要自清潔，因為它們會發(fā)出振動，并且不受它們所感測的材料特性的影響。使用超聲波液位傳感器是工業(yè)水位傳感器的最佳選擇，因為它具有更低的成本和特定于應(yīng)用的優(yōu)勢。

的工業(yè)超聲波液位傳感器被用于控制采礦和粉末，液體級，食品和飲料工業(yè)，和化學(xué)加工中的細(xì)粒固體。

雷達(dá)（微波）傳感器

雷達(dá)或微波傳感器的操作類似于超聲波。但是，脈沖以光速一次又一次地傳播；可重復(fù)性和可靠性可能會被夸大——但這一次是由流體的介電常數(shù)決定的。這些傳感器通過雷達(dá)傳感器上的天線發(fā)送微波。被感應(yīng)的產(chǎn)品將這些微波反射回天線，從發(fā)射到接收信號的時間與產(chǎn)品的電平成正比。但是，可以通過雷達(dá)獲得非常準(zhǔn)確的液位信息，并且還可以補(bǔ)償集裝箱內(nèi)的固定結(jié)構(gòu)。雷達(dá)傳感器不受灰塵、溫度或壓力的影響。它們還可以測量糊狀、液體、固體和粉末。這些非常準(zhǔn)確，不需要校準(zhǔn)。此外，它們是非侵入性的，因為它們不?不必觸摸正在感應(yīng)的產(chǎn)品。雷達(dá)傳感器價格昂貴且檢測范圍有限。它們甚至用作廢水液位傳感器，以測量污水處理中的液位、污泥和化學(xué)溶液。

它們通常用于潮濕、多霧和多塵環(huán)境等應(yīng)用。它們還用于溫度不同的系統(tǒng)。

選擇標(biāo)準(zhǔn)

在選擇液位計、控制器或任何其他液位測量儀器之前，請確保您已獲得以下主要問題的答案。

? 您測量的是液體還是固體（散裝）？
? 材料的厚度/粘性如何？
? 應(yīng)用的工作溫度和壓力范圍是多少？
? 是否需要點(diǎn)水平或連續(xù)測量？
? 您需要什么液位測量范圍？
? 產(chǎn)品在穩(wěn)定性和腐蝕性方面的化學(xué)特性是什么？
? 應(yīng)用是新安裝還是改造或現(xiàn)有過程安裝？
? 被測材料是否導(dǎo)電？介質(zhì)的介電常數(shù)是多少？
? 是否存在阻礙探頭或傳感器放置的障礙物/限制？
? 該物質(zhì)是否會覆蓋或堆積在表面上？
? 液體表面是否出現(xiàn)湍流、表面泡沫、蒸汽、傳感器涂層？
? 您需要接觸式還是非接觸式液位測量？
? 您需要什么樣的輸出——來自傳感器的模擬、繼電器、數(shù)字顯示等？

結(jié)論

一些液位傳感器應(yīng)用可能會重疊，因此在決定傳感器時，必須確定您正在感應(yīng)的產(chǎn)品以及您的應(yīng)用需要的反饋類型。電導(dǎo)率或電阻、電容、音叉、浮子開關(guān)和光學(xué)液位傳感器等傳感器可以指示高或低液位，而超聲波和雷達(dá)液位傳感器可以確定您的液位，從而對產(chǎn)品的含量做出特定響應(yīng)一個坦克。這些類型的工業(yè)液位傳感器可用于不同的應(yīng)用，如高液位傳感或低液位傳感、泄漏檢測、警報、溢流關(guān)閉，它們還用于制造、船舶、食品和飲料等各種行業(yè)、制造、醫(yī)療、制藥和燃料/能源管理。

來源：慎獨(dú)公眾號編譯，如要轉(zhuǎn)載請在本推文下方留言申請，歡迎加入交流群。

編譯材料來源：

https://www.plantautomation-technology.com/articles/7-main-types-of-industrial-level-sensors

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