工业液位传感器的7种主要类型

工业水平传感器是可用于监测或确定在容器中，罐中的液体或固体的水平。它们的用途超出了制造和工业环境，它们是大多数飞机、汽车和船只的燃油液位计中的驱动装置。工业级传感器包括从简单的杠杆到伽马射线检测的广泛技术，可用于罐中液体或颗粒状固体产品的几乎所有应用。这些工业液位传感器的选择取决于 

•      被监测的液体/固体类型

•      对流体/固体及其属性有多少访问权限

汽车产量的增加、更小、更智能、更便宜的传感器的发展，以及支持性的政府法规是预计将推动工业级传感器市场的主要因素。除此之外，工业级传感器在医疗保健终端应用中的日益普及以及工业物联网 (IIoT) 和工业 4.0 的不断进步有望进一步支持市场的增长。

在本文中，我们将讨论不同类型的工业液位传感器。

工业液位传感器可分为两类 - 点液位测量和连续液位测量。

当产品出现在某一点时，它是由点电平测量指定的，而连续电平测量则表示产品在上升和下降时的连续水平。电容、光学、电导率、振动（音叉）、浮球开关是点液位指示的传感器，而超声波和雷达（微波）是连续液位测量的传感器。

点液位测量传感器

让我们首先讨论点液位指示传感器，从电容液位传感器开始。

电容液位传感器

电容式液位传感器通过使用探头来操作，以检查液位变化。这些电平变化被转换成模拟信号。通常，探头由聚四氟乙烯绝缘的导线制成。但是，不锈钢探头反应灵敏，因此它们适用于测量非导电物质颗粒或具有低介电常数的材料。这些类型的传感器非常易于使用和清洁，因为它们没有任何移动组件。此外，它们体积小、比其他传感器便宜、准确且对产品具有侵入性。但是，它们可能需要校准并且只能用于某些液体。

电容液位传感器通常用于化工、食品、水处理、电池行业和啤酒行业的罐液位监测等应用。

光学液位传感器

光学传感器基于红外 LED 发出的红外光的透射变化而工作。通过使用高能红外二极管和脉冲调制方法，可以减少产生的光的干扰。简单来说，它们的工作原理是将光线转换为电信号，电信号测量光的物理量，然后将其转换为测量值。这些传感器也没有活动部件，不受高温或高压的影响，可用于液体应用，并且体积小。但是，如果镜头变脏或有涂层，则需要清洁。

在使用冷却液、机油或液压系统时，它们可用作低液位指示器，以避免出现干转情况。常用于储罐液位测量和泄漏检测等应用。

另一方面，连续光学液位传感器使用高强度激光，可以注入多尘环境，并注意到液体物质。

电导率传感器

也称为电阻式液位传感器或导电探头传感器。这些工业液位传感器用于测量导电液体或流体的液位。它使用探针来读取电导率。探头由一对电极组成，并向它们施加交流电。当液体覆盖探头时，其电极形成电路的一部分，导致电流流动，发出低电平或高电平信号。电导率水平传感器也没有移动部件，成本低，并且相当容易使用。这些传感器的缺点是它们是侵入性的，只能感应导电液体，并且探头会随着时间的推移而腐蚀。

这些液位传感器用于锅炉水、高腐蚀性液体的罐液位测量和试剂监测。

振动（音叉）

振动或音叉传感器可用于检测溢出或防止干转，适用于存在湍流、气泡或不同产品的应用。在这种类型的传感器中使用带有两个尖齿的叉形传感元件。音叉以其大约 1200 Hz 的机械共振频率振动，并被压电激励。当音叉浸没在介质中时音叉的频率会发生变化，内部振荡器会检测到这种变化并将其转换为数字输出信号。音叉传感器具有成本效益和紧凑性，易于安装，对产品具有侵入性，并且基本上免维护。

但是，音叉传感器可以与连续液位检测系统结合使用，作为泄漏和过度填充的警报点。振动传感器非常适合固体和液体液位控制，包括泡沫和粘性材料，以及细粒固体和粉末。根据它们可以感知的材料，它们具有无限期的用途。

食品、饮料、采矿和化学加工行业将这些传感器用于其应用。

浮球开关传感器

这种类型的工业液位传感器是最具成本效益但经过充分验证的液位传感技术之一。浮球开关使用浮球，这是一种在应用或移除产品时升高或降低的装置，当液位升高或降低移动浮球时，它将打开或关闭电路。尽管设计简单，但这项技术以极具吸引力的价格提供了长期的可靠性。根据用户选择的安装方式，很大程度上取决于将放置开关的储罐或容器的构造和设计。通常，供应商会建议一系列安装选项，最常见的是侧面安装/水平和垂直安装。浮动开关是提供直接指示的无动力设备。它们相对便宜。浮动开关的缺点是它们对产品有侵入性，有活动部件，并且尺寸可能很大。浮动开关仅指示低/高液位，它们不能测量可变液位。浮球开关的一个巨大用途是在液体储罐中用于高位或低位指示。

浮球开关传感器通常用于使用油、水、化学品和液压油的罐液位应用。

连续液位测量传感器

让我们首先讨论连续液位测量传感器。我们将从工业超声波液位传感器开始。

工业超声波液位传感器

工业超声波传感器也用于检测粘性液体物质和大块材料的水平。它们的工作原理是发射和接收频率范围为 20 到 200 kHz 的超声波。然后将波复制回换能器。距离是通过波反射回来所需的时间来衡量的。压力、湿度、湍流和温度会影响超声波传感器的响应。此外，还需要适当增加换能器以获得更好的响应。的工业超声波液位传感器没有活动部件，结构紧凑，经济高效，可靠且无创。在这种液位传感器中，需要自清洁，因为它们会发出振动，并且不受它们所感测的材料特性的影响。使用超声波液位传感器是工业水位传感器的最佳选择，因为它具有更低的成本和特定于应用的优势。

的工业超声波液位传感器被用于控制采矿和粉末，液体级，食品和饮料工业，和化学加工中的细粒固体。

雷达（微波）传感器

雷达或微波传感器的操作类似于超声波。但是，脉冲以光速一次又一次地传播；可重复性和可靠性可能会被夸大——但这一次是由流体的介电常数决定的。这些传感器通过雷达传感器上的天线发送微波。被感应的产品将这些微波反射回天线，从发射到接收信号的时间与产品的电平成正比。但是，可以通过雷达获得非常准确的液位信息，并且还可以补偿集装箱内的固定结构。雷达传感器不受灰尘、温度或压力的影响。它们还可以测量糊状、液体、固体和粉末。这些非常准确，不需要校准。此外，它们是非侵入性的，因为它们不 不必触摸正在感应的产品。雷达传感器价格昂贵且检测范围有限。它们甚至用作废水液位传感器，以测量污水处理中的液位、污泥和化学溶液。

它们通常用于潮湿、多雾和多尘环境等应用。它们还用于温度不同的系统。

选择标准

在选择液位计、控制器或任何其他液位测量仪器之前，请确保您已获得以下主要问题的答案。

• 您测量的是液体还是固体（散装）？
• 材料的厚度/粘性如何？
• 应用的工作温度和压力范围是多少？
• 是否需要点水平或连续测量？
• 您需要什么液位测量范围？
• 产品在稳定性和腐蚀性方面的化学特性是什么？
• 应用是新安装还是改造或现有过程安装？
• 被测材料是否导电？介质的介电常数是多少？
• 是否存在阻碍探头或传感器放置的障碍物/限制？
• 该物质是否会覆盖或堆积在表面上？
• 液体表面是否出现湍流、表面泡沫、蒸汽、传感器涂层？
• 您需要接触式还是非接触式液位测量？
• 您需要什么样的输出——来自传感器的模拟、继电器、数字显示等？

结论

一些液位传感器应用可能会重叠，因此在决定传感器时，必须确定您正在感应的产品以及您的应用需要的反馈类型。电导率或电阻、电容、音叉、浮子开关和光学液位传感器等传感器可以指示高或低液位，而超声波和雷达液位传感器可以确定您的液位，从而对产品的含量做出特定响应一个坦克。这些类型的工业液位传感器可用于不同的应用，如高液位传感或低液位传感、泄漏检测、警报、溢流关闭，它们还用于制造、船舶、食品和饮料等各种行业、制造、医疗、制药和燃料/能源管理。

来源：慎独公众号编译，如要转载请在本推文下方留言申请，欢迎加入交流群。

编译材料来源：

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

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