为了选择较好的液位传感器,我们不但需要了解被测液体的属性和状态,同时,也要知道不同的检测方式的优点与局限性,从而才能选出最合适的传感器。以下为目前市场上常见的检测技术。
1、激光测量
激光类传感器基于光学检测原理,通过物体表面反射光线至接收器进行检测,其光斑较小且集中,易于安装、校准,灵活性好,可应用于散料或液位的连续或者限位报警等;但其不适合应用于透明液体(透明液体容易折射光线,导致光线无法反射至接收器),含泡沫或者蒸汽环境(无法穿透泡沫或者容易受到蒸汽干扰),波动性液体(容易造成误动作),振动环境等。
TDR(时域反射)/ 导波雷达/微波原理测量:其名称在行业内有多种不同的叫法,其具备了激光测量的好处,如:易于安装、校准,灵活性好等,另外其更优于激光检测,如无需重复校准和多功能输出等,其适用于各种含泡沫的液位检测,不受液体颜色影响,甚至可应用于高粘性液体,受外部环境干扰相对小,但其测量高度一般小于6米。
2、超声波测量
由于其原理为通过检测超声波发送与反射的时间差来计算液位高度,故容易受到超声波传播的能量损耗影响。其亦具备安装容易、灵活性高等特点,通常可安装于高处进行非接触式测量。但当使用于含蒸汽、粉层等环境时,检测距离将会明显缩短,不建议使用在吸波环境,如泡沫等。
3、音叉振动测量
音叉式测量仅为开关量输出,不能用于连续性监控液体高度。其原理为:当液体或者散料填充两个振动叉时,共振频率改变时,依靠检测频率改变而发出开关信号。其可用于高粘度液体或者固体散料的高度监控,主要为防溢报警、低液位报警等,不提供模拟量输出,另外,多数情况下需要开孔安装于容器侧面。
4、光电折射式测量
该检测方式通过传感器内部发出光源,光源通过透明树脂全反射至传感器接受器,但遇到液面时,部分光线将折射至液体,从而传感器检测全反射回来光量值的减少来监控液面。该检测方式便宜,安装、调试简单,但仅能应用于透明液体,同时只输出开关量信号。
5、静压式测量
该测量方式采用安装于底部的压力传感器,通过检测底部液体压力,转换计算出液位高度,其底部液体压力参考值为与顶部连通的大气压或者已知气压。该检测方式要求采用高精度、齐平式压力传感器,同时换算过程需要不断进行校准,其优点为可检测不受液位高度限制,但高度越高,传感器精度要求越高,长时间使用或者更换液体时需要重复校准。
6、电容式测量
电容式测量主要通过检测由于液面或者散料高度变化而导致的电容值变化来测量料位高度。其具有多种类型,有可输出模拟量的电容式液位计,液位电容式接近开关,电容式接近开关可以安装于容器侧面进行非接触检测。当选择必须注意,电容传感器容易受到不同的容器材质和溶液属性影响,如塑料容器和挂料情况容易影响模拟量输出的电容传感器。
7、浮球式检测
该方式为比较简单、最古老的检测方式,价格相对便宜。主要是通过浮球的上下升降来检测液面的变化,其为机械式检测,检测精度容易受浮力影响,重复精度差,不同液体需要重新校准。不适用于粘稠性或者含杂质液体,容易造成浮球堵塞,同时,不符合食品卫生行业的应用要求。
液位测量的方法可以分为人工测量,及机械测量。
液位传感器就是可以代替人工测量的一种,液位传感器可以将液位的高度转化为电信号的形式进行输出,从而实现控制液位这一目的。
液位传感器在我们生活实用还是比较普遍的,如家里常见的饮水机、洗衣机、热水器、马桶等,都是需要侦测液位的。
如洗衣机需要防止液位过高到时水过多溢出,热水器需要检测到内部水箱的液位过低时候自动补水,马桶需要水箱中保持有水。
液位传感器可以实现什么功能?
液位传感器主要功能就是侦测液位,可以实现的功能有缺水保护、无水报警、防水满溢出、高液位提醒等。
采用液位传感器侦测液位,确定需要将液位控制在位置,便将液位传感器在相对应的位置安装好,比如需要测量容器底部的液位,需要在检测到液体没有的时候给出信号提醒。
那么当容器处于有液体的状态时候,传感器正常工作,而当液位降落至低液位时候,液位传感器检测到这一工控变化时候便给出信号提醒或报警。
液位传感器还可以配合设备控制器实现自动加水的功能,如洗衣机、洗碗机、净水器等。
在检测到液体量达到固定位置时候,可以根据液位传感器输出的信号开启放水或者进水的阀门,控制上升的液位可以采用另一个液位检测检测高液位,这样可以实现高低液位控制。
液位传感器包括有光电、超声波、雷达测量、浮球、电容等各类型的测量方式;
液位传感器可以应用于家用电器、医疗器械、化工仪器、汽车行业等。
另外,由于液位检测环境的复杂性和多变性,也为传感器的应用带来了不同挑战。例如:高粘度液体高度检测、含杂质的废水液位监控、带泡沫的液位高度测量、高腐蚀性液体高度报警等等。目前,市场上针对不同的应用,提供了多种有效的解决方案,但如何选择合适、性价比高的传感器一直是让工程师们头痛的问题。
常见的液位检测方式:
为了选择较好的液位传感器,我们不但需要了解被测液体的属性和状态,同时,也要知道不同的检测方式的优点与局限性,从而才能选出最合适的传感器。以下为目前市场上常见的检测技术。
激光测量:激光类传感器基于光学检测原理,通过物体表面反射光线至接收器进行检测,其光斑较小且集中,易于安装、校准,灵活性好,可应用于散料或液位的连续或者限位报警等;但其不适合应用于透明液体(透明液体容易折射光线,导致光线无法反射至接收器),含泡沫或者蒸汽环境(无法穿透泡沫或者容易受到蒸汽干扰),波动性液体(容易造成误动作),振动环境等。
TDR(时域反射)/ 导波雷达/微波原理测量:其名称在行业内有多种不同的叫法,其具备了激光测量的好处,如:易于安装、校准,灵活性好等,另外其更优于激光检测,如无需重复校准和多功能输出等,其适用于各种含泡沫的液位检测,不受液体颜色影响,甚至可应用于高粘性液体,受外部环境干扰相对小,但其测量高度一般小于6米。
超声波测量:由于其原理为通过检测超声波发送与反射的时间差来计算液位高度,故容易受到超声波传播的能量损耗影响。其亦具备安装容易、灵活性高等特点,通常可安装于高处进行非接触式测量。但当使用于含蒸汽、粉层等环境时,检测距离将会明显缩短,不建议使用在吸波环境,如泡沫等。
音叉振动测量:音叉式测量仅为开关量输出,不能用于连续性监控液体高度。其原理为:当液体或者散料填充两个振动叉时,共振频率改变时,依靠检测频率改变而发出开关信号。其可用于高粘度液体或者固体散料的高度监控,主要为防溢报警、低液位报警等,不提供模拟量输出,另外,多数情况下需要开孔安装于容器侧面。
光电折射式测量:该检测方式通过传感器内部发出光源,光源通过透明树脂全反射至传感器接受器,但遇到液面时,部分光线将折射至液体,从而传感器检测全反射回来光量值的减少来监控液面。该检测方式便宜,安装、调试简单,但仅能应用于透明液体,同时只输出开关量信号。
静压式测量:该测量方式采用安装于底部的压力传感器,通过检测底部液体压力,转换计算出液位高度,其底部液体压力参考值为与顶部连通的大气压或者已知气压。该检测方式要求采用高精度、齐平式压力传感器,同时换算过程需要不断进行校准,其优点为可检测不受液位高度限制,但高度越高,传感器精度要求越高,长时间使用或者更换液体时需要重复校准。
式测量:电容式测量主要通过检测由于液面或者散料高度变化而导致的电容值变化来测量料位高度。其具有多种类型,有可输出模拟量的电容式液位计,液位电容式接近开关,电容式接近开关可以安装于容器侧面进行非接触检测。当选择必须注意,电容传感器容易受到不同的容器材质和溶液属性影响,如塑料容器和挂料情况容易影响模拟量输出的电容传感器。
浮球式检测:该方式为比较简单、最古老的检测方式,价格相对便宜。主要是通过浮球的上下升降来检测液面的变化,其为机械式检测,检测精度容易受浮力影响,重复精度差,不同液体需要重新校准。不适用于粘稠性或者含杂质液体,容易造成浮球堵塞,同时,不符合食品卫生行业的应用要求。
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