另外,由于液位檢測環(huán)境的復(fù)雜性和多變性,也為傳感器的應(yīng)用帶來了不同挑戰(zhàn)。例如:高粘度液體高度檢測、含雜質(zhì)的廢水液位監(jiān)控、帶泡沫的液位高度測量、高腐蝕性液體高度報警等等。目前,市場上針對不同的應(yīng)用,提供了多種有效的解決方案,但如何選擇合適、性價比高的傳感器一直是讓工程師們頭痛的問題。
常見的液位檢測方式:
為了選擇較佳的液位傳感器,我們不但需要了解被測液體的屬性和狀態(tài),同時,也要知道不同的檢測方式的優(yōu)點與局限性,從而才能選出合適的傳感器。以下為目前市場上常見的檢測技術(shù)。
激光測量:激光類傳感器基于光學(xué)檢測原理,通過物體表面反射光線至接收器進行檢測,其光斑較小且集中,易于安裝、校準(zhǔn),靈活性好,可應(yīng)用于散料或液位的連續(xù)或者限位報警等;但其不適合應(yīng)用于透明液體(透明液體容易折射光線,導(dǎo)致光線無法反射至接收器),含泡沫或者蒸汽環(huán)境(無法穿透泡沫或者容易受到蒸汽干擾),波動性液體(容易造成誤動作),振動環(huán)境等。
TDR(時域反射)/ 導(dǎo)波雷達(dá)/微波原理測量:其名稱在行業(yè)內(nèi)有多種不同的叫法,其具備了激光測量的好處,如:易于安裝、校準(zhǔn),靈活性好等,另外其更優(yōu)于激光檢測,如無需重復(fù)校準(zhǔn)和多功能輸出等,其適用于各種含泡沫的液位檢測,不受液體顏色影響,甚至可應(yīng)用于高粘性液體,受外部環(huán)境干擾相對小,但其測量高度一般小于6米。
超聲波測量:由于其原理為通過檢測超聲波發(fā)送與反射的時間差來計算液位高度,故容易受到超聲波傳播的能量損耗影響。其亦具備安裝容易、靈活性高等特點,通??砂惭b于高處進行非接觸式測量。但當(dāng)使用于含蒸汽、粉層等環(huán)境時,檢測距離將會明顯縮短,不建議使用在吸波環(huán)境,如泡沫等。
音叉振動測量:音叉式測量僅為開關(guān)量輸出,不能用于連續(xù)性監(jiān)控液體高度。其原理為:當(dāng)液體或者散料填充兩個振動叉時,共振頻率改變時,依靠檢測頻率改變而發(fā)出開關(guān)信號。其可用于高粘度液體或者固體散料的高度監(jiān)控,主要為防溢報警、低液位報警等,不提供模擬量輸出,另外,多數(shù)情況下需要開孔安裝于容器側(cè)面。
光電折射式測量:該檢測方式通過傳感器內(nèi)部發(fā)出光源,光源通過透明樹脂全反射至傳感器接受器,但遇到液面時,部分光線將折射至液體,從而傳感器檢測全反射回來光量值的減少來監(jiān)控液面。該檢測方式便宜,安裝、調(diào)試簡單,但僅能應(yīng)用于透明液體,同時只輸出開關(guān)量信號。
靜壓式測量:該測量方式采用安裝于底部的壓力傳感器,通過檢測底部液體壓力,轉(zhuǎn)換計算出液位高度,其底部液體壓力參考值為與頂部連通的大氣壓或者已知氣壓。該檢測方式要求采用高精度、齊平式壓力傳感器,同時換算過程需要不斷進行校準(zhǔn),其優(yōu)點為可檢測不受液位高度限制,但高度越高,傳感器精度要求越高,長時間使用或者更換液體時需要重復(fù)校準(zhǔn)。
式測量:電容式測量主要通過檢測由于液面或者散料高度變化而導(dǎo)致的電容值變化來測量料位高度。其具有多種類型,有可輸出模擬量的電容式液位計,液位電容式接近開關(guān),電容式接近開關(guān)可以安裝于容器側(cè)面進行非接觸檢測。當(dāng)選擇必須注意,電容傳感器容易受到不同的容器材質(zhì)和溶液屬性影響,如塑料容器和掛料情況容易影響模擬量輸出的電容傳感器。
浮球式檢測:該方式為簡單、最古老的檢測方式,價格相對便宜。主要是通過浮球的上下升降來檢測液面的變化,其為機械式檢測,檢測精度容易受浮力影響,重復(fù)精度差,不同液體需要重新校準(zhǔn)。不適用于粘稠性或者含雜質(zhì)液體,容易造成浮球堵塞,同時,不符合食品衛(wèi)生行業(yè)的應(yīng)用要求。
液位測量的方法可以分為人工測量,及機械測量。
液位傳感器就是可以代替人工測量的一種,液位傳感器可以將液位的高度轉(zhuǎn)化為電信號的形式進行輸出,從而實現(xiàn)控制液位這一目的。
液位傳感器在我們生活實用還是比較普遍的,如家里常見的飲水機、洗衣機、熱水器、馬桶等,都是需要偵測液位的。
如洗衣機需要防止液位過高到時水過多溢出,熱水器需要檢測到內(nèi)部水箱的液位過低時候自動補水,馬桶需要水箱中保持有水。
液位傳感器可以實現(xiàn)什么功能?
液位傳感器主要功能就是偵測液位,可以實現(xiàn)的功能有缺水保護、無水報警、防水滿溢出、高液位提醒等。
采用液位傳感器偵測液位,確定需要將液位控制在位置,便將液位傳感器在相對應(yīng)的位置安裝好,比如需要測量容器底部的液位,需要在檢測到液體沒有的時候給出信號提醒。
那么當(dāng)容器處于有液體的狀態(tài)時候,傳感器正常工作,而當(dāng)液位降落至低液位時候,液位傳感器檢測到這一工控變化時候便給出信號提醒或報警。
液位傳感器還可以配合設(shè)備控制器實現(xiàn)自動加水的功能,如洗衣機、洗碗機、凈水器等。
在檢測到液體量達(dá)到固定位置時候,可以根據(jù)液位傳感器輸出的信號開啟放水或者進水的閥門,控制上升的液位可以采用另一個液位檢測檢測高液位,這樣可以實現(xiàn)高低液位控制。
液位傳感器包括有光電、超聲波、雷達(dá)測量、浮球、電容等各類型的測量方式;
液位傳感器可以應(yīng)用于家用電器、醫(yī)療器械、化工儀器、汽車行業(yè)等。
為了選擇較佳的液位傳感器,我們不但需要了解被測液體的屬性和狀態(tài),同時,也要知道不同的檢測方式的優(yōu)點與局限性,從而才能選出合適的傳感器。以下為目前市場上常見的檢測技術(shù)。
1、激光測量
激光類傳感器基于光學(xué)檢測原理,通過物體表面反射光線至接收器進行檢測,其光斑較小且集中,易于安裝、校準(zhǔn),靈活性好,可應(yīng)用于散料或液位的連續(xù)或者限位報警等;但其不適合應(yīng)用于透明液體(透明液體容易折射光線,導(dǎo)致光線無法反射至接收器),含泡沫或者蒸汽環(huán)境(無法穿透泡沫或者容易受到蒸汽干擾),波動性液體(容易造成誤動作),振動環(huán)境等。
TDR(時域反射)/ 導(dǎo)波雷達(dá)/微波原理測量:其名稱在行業(yè)內(nèi)有多種不同的叫法,其具備了激光測量的好處,如:易于安裝、校準(zhǔn),靈活性好等,另外其更優(yōu)于激光檢測,如無需重復(fù)校準(zhǔn)和多功能輸出等,其適用于各種含泡沫的液位檢測,不受液體顏色影響,甚至可應(yīng)用于高粘性液體,受外部環(huán)境干擾相對小,但其測量高度一般小于6米。
2、超聲波測量
由于其原理為通過檢測超聲波發(fā)送與反射的時間差來計算液位高度,故容易受到超聲波傳播的能量損耗影響。其亦具備安裝容易、靈活性高等特點,通常可安裝于高處進行非接觸式測量。但當(dāng)使用于含蒸汽、粉層等環(huán)境時,檢測距離將會明顯縮短,不建議使用在吸波環(huán)境,如泡沫等。
3、音叉振動測量
音叉式測量僅為開關(guān)量輸出,不能用于連續(xù)性監(jiān)控液體高度。其原理為:當(dāng)液體或者散料填充兩個振動叉時,共振頻率改變時,依靠檢測頻率改變而發(fā)出開關(guān)信號。其可用于高粘度液體或者固體散料的高度監(jiān)控,主要為防溢報警、低液位報警等,不提供模擬量輸出,另外,多數(shù)情況下需要開孔安裝于容器側(cè)面。
4、光電折射式測量
該檢測方式通過傳感器內(nèi)部發(fā)出光源,光源通過透明樹脂全反射至傳感器接受器,但遇到液面時,部分光線將折射至液體,從而傳感器檢測全反射回來光量值的減少來監(jiān)控液面。該檢測方式便宜,安裝、調(diào)試簡單,但僅能應(yīng)用于透明液體,同時只輸出開關(guān)量信號。
5、靜壓式測量
該測量方式采用安裝于底部的壓力傳感器,通過檢測底部液體壓力,轉(zhuǎn)換計算出液位高度,其底部液體壓力參考值為與頂部連通的大氣壓或者已知氣壓。該檢測方式要求采用高精度、齊平式壓力傳感器,同時換算過程需要不斷進行校準(zhǔn),其優(yōu)點為可檢測不受液位高度限制,但高度越高,傳感器精度要求越高,長時間使用或者更換液體時需要重復(fù)校準(zhǔn)。
6、電容式測量
電容式測量主要通過檢測由于液面或者散料高度變化而導(dǎo)致的電容值變化來測量料位高度。其具有多種類型,有可輸出模擬量的電容式液位計,液位電容式接近開關(guān),電容式接近開關(guān)可以安裝于容器側(cè)面進行非接觸檢測。當(dāng)選擇必須注意,電容傳感器容易受到不同的容器材質(zhì)和溶液屬性影響,如塑料容器和掛料情況容易影響模擬量輸出的電容傳感器。
7、浮球式檢測
該方式為簡單、最古老的檢測方式,價格相對便宜。主要是通過浮球的上下升降來檢測液面的變化,其為機械式檢測,檢測精度容易受浮力影響,重復(fù)精度差,不同液體需要重新校準(zhǔn)。不適用于粘稠性或者含雜質(zhì)液體,容易造成浮球堵塞,同時,不符合食品衛(wèi)生行業(yè)的應(yīng)用要求。