压力式液位变送器的工作原理
1:投入式液位变送器基本原理
投入式液位变送器是基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理,采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应,将静压转成电信号。经过温度补偿和线性校正,转换成4-20mADC标准电流信号输出。
它的设计理念就是“更小巧、更方便”,它将测压仪与控制器完全分离开来,测压仪形状小巧灵活,使用全包容的结构,采用耐腐蚀的特殊材料,可以适应各种复杂的液体环境,同时测压仪与控制器使用电磁波来进行信息的反馈与功能操控,这使得它的使用便利性又上了一个台阶,使用时只需要将投入式的测压仪直接放进被测液体中,液位变送器就可以开始工作。
投入式的传感器通过自身构造能够地浮在被测液体的表面,直接地测出液位高度,同时将检测出来的液体相关数据通过硅压电阻式的方法转换成电信号发送到相关的收取设备上,整个过程方便快捷,而投入式的使用使得不需要有任何人手去对液体内部进行人工操作,大大地节约了时间,增加了效率。
由于方便、实用、小巧、,投入式液位变送器在许多领域都受到了广泛的好评,越来越多的传统液体测量都喜欢上了这种高科技的新发明,我们可以期待,在不久的将来,还会有更小巧、更准确、方便的液位变送器问世。
2:电容式液位变送器
原理跟投入式基本一样,只不过电容式液位计核心部件采用先进的射频电容检测电路经过16位单片机经过的温度补偿和线性修正,转化成标准电信号(一般为4~20 mA)。由于电容式液位变送器和投入式液位变送器的原理基本一样,所以应用同样广泛。不过两者有一些区别。举个简单的例子,比如此时介质是苯化合物,如果介质容易结晶的话,那么这个时候就要使用电容式液位变送器。
当然液位变送器除了以上两种,还有法兰式液位变送器(有双法兰和单法兰),因为上面我们提到,液位变送器其实是压力变送器在液位测量方面的应用,所以有的时候虽然用户需要的是测量液位,但是也可以称之为双法兰差压变送器
上面讲的都是利用压力测量传感器的原理而分类,还有其他液位变送器,更加接近与液位计方面,比如浮球式液位变送器、浮筒液位变送器。
浮球式液位变送器由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒安装件组成。一般磁性浮球的比重小于0.5,可漂于液面之上并沿测量导管上下移动。导管内装有测量元件,它可以在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的电阻信号,并将电子单元转换成4~20mA或其它标准信号输出。
浮筒式液位变送器是将磁性浮球改为浮筒,它是根据阿基米德浮力原理设计的。浮筒式液位变送器是利用微小的金属膜应变传感技术来测量液体的液位、界位或密度的。它在工作时可以通过现场按键来进行常规的设定工作。
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液位变送器怎么选型?
在自动化生产过程中,液位检测和监控扮演着重要的角色,如食品饮料、日化品、医药、半导体等行业的生产,各种机器的冷却和润滑等,液位的监控直接影响着产品的质量,甚至关系到生产过程是否能够顺利进行。随着自动化程度的增加,为了保障产品质量的一致性,生产过程直接由人工监控和干预的时代已经远去,传感器的重要性亦越加明显,并且越来越多地参与至程序系统的设计中,不再是简单的机械式、粗略式的监控;故其要求除了检测的可靠性、稳定性,同时要求安装、调试简单化、尺寸紧凑化、应用多样化等。
常见的液位变送器有以下几种:
为了选择最佳的液位变送器,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缺点,才能选出最合适的变送器。以下为目前市场上最常见的液位变送器。
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,其特性有:易于安装、校准,灵活性好等,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。
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,长时间使用或者液体密度发生变化时需要校准。
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。
浮球式检测:该方式为最简单、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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