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如何选择最适合自己的液位检测方式?

可靠的测量数据对于当今工业自动化管理至关重要,而这在液位测量领域尤其如此。这是一种普遍共识:在工业应用中过程监控是非常重要的环节。 但是, 哪种测量方法或技术才较适合我的应用?

在这篇博文中,我们将深入了解了这个问题:比较不同的液位测量技术及趋势,评估液体、固体、糊状物、高粘物质和化学侵蚀性材料等不同介质的检测需求及难点。

液位测量所采用的技术类型取决于介质的类型、是否具有腐蚀性、是否需要单点液位测量或实时液位监控、容器尺寸以及操作环境(如高温)等因素。接下来,我们将一一进行分析。


光电式液位检测
光电式液位传感器利用光的特性来检测液位。由光发射器和光电探测器组成,后者测量反射光。如果有液体存在,它会折射或限制反射光,从而导致信号相应的变化。
这是一种需要与液体接触的侵入式检测方法,对于高温高压下的液位及泄漏检测来说,这种方法便宜且有效。但这种方式的缺点也很明显:它们的检测结果通常不是很zheng确,如果沾染污垢可能就无法正常工作。另外,光电传感器可能存在反射面以及介质波动的问题。

电容式液位检测
由于不同的介质具有不同的介电常数,电容式传感器通过感知容器内电容的变化,测量出随着介质液位的升高或降低的具体数值。它们可用于液体和固体介质(如沙子、塑料颗粒),以及各种化学液体、高粘物质、食品、制药和机械工程行业等的液位监测。电容式液位传感器的优势是检测结果非常zheng确、稳健、可靠,前提是需要对介质进行一定程度的校准。

超声波
这些液位传感器发射超声波,根据反射波的时间和强度,可以测量传感器和液体之间的距离。这是一种zheng确、非接触式的方法,不受被测材料的影响。然而,他们可能价格比较昂贵,而且无法实现在有泡沫的液体和复杂的几何形状的容器中的稳定测量,另外在真空罐中也无法使用这种检测方式。由于飞行时间的测量原理,容器的顶部需要有一定的空间,因此容器不可以被装满。另外,超声波系统可能会在有波动的介质上出现交叉反射情况,影响检测结果。

雷达
原理类似于超声波,但雷达传感器的特征是发射微波频率信号而不是声波。

它通过检测电磁波发送与反射的时间差来计算液位,其精度和稳定性都不错,因此适合用于测水,油,甚至一些有泡沫的应用场景。通常适合用于一些长距离测量(1m…30/50m)。

使用雷达时需要考虑介质的介电常数,不适合汽化以及过于黏稠等介质的检测,对安装位置、法兰高度也有限制。另外,同超声波一样,雷达液位计会存在检测盲区。


音叉振动
一种特别适用于采矿、化工和食品工业中的液体、粉末和细粒固体的方法,振动传感器具有一个叉形的传感元件,以其固有的共振频率振动。当音叉液位开关的音叉与被测介质相接触时,音叉的频率和振幅将改变,从而将检测的结果处理,并将之转换为一个开关信号。音叉的测量方式比较稳定,也可以同时让它判定几种介质,有的甚至可以测量物料液位。但音叉液位计只能测量单个点的开关量,不能模拟量,实时在线测量。对于一些结晶或者微结晶的液体,一旦结晶在音叉表面,会导致失效。再有,音叉的测量精度通常不会太高。

电阻
使用在两个电极之间施加电流的探棒来测量导电性或电阻。当电极从断开状态变为串接液体电阻时,形成导电通路,也就是用液体的导电性来测量液位,用多个定点的测量电阻就可以进行水位的连续测量。

这种检测方式的成本较低,但是仅能检测导电液体,并且随着时间的流逝,探棒可能被腐蚀。

浮球
另一个简单的高液位或低液位指示的传感器是浮球,当容器或储罐中的液位上升或下降时,浮球会上升或下降。这种机械测量不需要任何功率,而且价格低廉,但相比其他液位方式,它们的体积可能相对较大,可靠性稳定性较低。

称重
由称重传感器测量储罐的重量以测量液位,传感器通常连接到储罐的支撑框架上,以测量由容器质量施加的力, 重量的任何变化都对应于液位的变化。

由于称重传感器脱离被测液体,这是一种完全无接触的测量方式,因此能适应各种环境,又由于所测参数为重力,所以在密闭容器中也可以使用。但它需要被测介质的密度恒定,且罐体需要稳定,易受周围环境的影响。


电容式液位检测示例
有许多不同的技术,这里有一个特定类型的例子,如CAPTRON的电容传感器所示。

如上图所示,电容式液位测量的功能原理是基于容器内不断变化的电容量。在这种情况下,液位传感器的探测棒与容器壁形成正负两极,容器内的液体(或固体)充当电介质。容器内液位的变化引起电容的变化,一个空的容器内电容值较低,而一个装满液体的容器内电容就较高。

关于我们的液位传感器选型,您可根据自身的需求从多种电路模式、连接部件尺寸、探测棒类型及长度等多方面进行考量,找到你所需要的组合。例如,如果您的容器是金属材质的,则使用单杆探头的液位传感器即可,如果是塑料材质的容器,那么探头或双探头的液位传感器均可;一体式液位传感器能够适应70°C的工作温度,外接分离式液位传感器的工作温度更高达230°C·····

不同的工业部门对产品和材料有着不同的需求。这也是为什么CAPTRON提供了一系列可组合及可定制的探棒系统。根据不同的应用和容器类型,我们能够配置出具体到特定需求的探棒,例如CAPTRON可以定制zheng确至毫米的探测棒长度,并可在短期内交付。
CAPTRON的液位传感器非常稳定可靠。电容式原理让产品在使用过程中几乎没有任何机械磨损。同时,由于产品从内部电子组件到外部材料均采用行业较高标准,确保了其超长的使用寿命。

此外,CAPTRON液位传感器提供zheng确校准容器几何形状、测量介质(DK值)和其他影响因素(如温度、搅拌器移动等)的功能,确保测量的高精准性。


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