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如何選擇最適合自己的液位檢測方式?

可靠的測量數據對于當今工業自動化管理至關重要,而這在液位測量領域尤其如此。這是一種普遍共識:在工業應用中過程監控是非常重要的環節。 但是, 哪種測量方法或技術才較適合我的應用?

在這篇博文中,我們將深入了解了這個問題:比較不同的液位測量技術及趨勢,評估液體、固體、糊狀物、高粘物質和化學侵蝕性材料等不同介質的檢測需求及難點。

液位測量所采用的技術類型取決于介質的類型、是否具有腐蝕性、是否需要單點液位測量或實時液位監控、容器尺寸以及操作環境(如高溫)等因素。接下來,我們將一一進行分析。


光電式液位檢測
光電式液位傳感器利用光的特性來檢測液位。由光發射器和光電探測器組成,后者測量反射光。如果有液體存在,它會折射或限制反射光,從而導致信號相應的變化。
這是一種需要與液體接觸的侵入式檢測方法,對于高溫高壓下的液位及泄漏檢測來說,這種方法便宜且有效。但這種方式的缺點也很明顯:它們的檢測結果通常不是很zheng確,如果沾染污垢可能就無法正常工作。另外,光電傳感器可能存在反射面以及介質波動的問題。

電容式液位檢測
由于不同的介質具有不同的介電常數,電容式傳感器通過感知容器內電容的變化,測量出隨著介質液位的升高或降低的具體數值。它們可用于液體和固體介質(如沙子、塑料顆粒),以及各種化學液體、高粘物質、食品、制藥和機械工程行業等的液位監測。電容式液位傳感器的優勢是檢測結果非常zheng確、穩健、可靠,前提是需要對介質進行一定程度的校準。

超聲波
這些液位傳感器發射超聲波,根據反射波的時間和強度,可以測量傳感器和液體之間的距離。這是一種zheng確、非接觸式的方法,不受被測材料的影響。然而,他們可能價格比較昂貴,而且無法實現在有泡沫的液體和復雜的幾何形狀的容器中的穩定測量,另外在真空罐中也無法使用這種檢測方式。由于飛行時間的測量原理,容器的頂部需要有一定的空間,因此容器不可以被裝滿。另外,超聲波系統可能會在有波動的介質上出現交叉反射情況,影響檢測結果。

雷達
原理類似于超聲波,但雷達傳感器的特征是發射微波頻率信號而不是聲波。

它通過檢測電磁波發送與反射的時間差來計算液位,其精度和穩定性都不錯,因此適合用于測水,油,甚至一些有泡沫的應用場景。通常適合用于一些長距離測量(1m…30/50m)。

使用雷達時需要考慮介質的介電常數,不適合汽化以及過于黏稠等介質的檢測,對安裝位置、法蘭高度也有限制。另外,同超聲波一樣,雷達液位計會存在檢測盲區。


音叉振動
一種特別適用于采礦、化工和食品工業中的液體、粉末和細粒固體的方法,振動傳感器具有一個叉形的傳感元件,以其固有的共振頻率振動。當音叉液位開關的音叉與被測介質相接觸時,音叉的頻率和振幅將改變,從而將檢測的結果處理,并將之轉換為一個開關信號。音叉的測量方式比較穩定,也可以同時讓它判定幾種介質,有的甚至可以測量物料液位。但音叉液位計只能測量單個點的開關量,不能模擬量,實時在線測量。對于一些結晶或者微結晶的液體,一旦結晶在音叉表面,會導致失效。再有,音叉的測量精度通常不會太高。

電阻
使用在兩個電極之間施加電流的探棒來測量導電性或電阻。當電極從斷開狀態變為串接液體電阻時,形成導電通路,也就是用液體的導電性來測量液位,用多個定點的測量電阻就可以進行水位的連續測量。

這種檢測方式的成本較低,但是僅能檢測導電液體,并且隨著時間的流逝,探棒可能被腐蝕。

浮球
另一個簡單的高液位或低液位指示的傳感器是浮球,當容器或儲罐中的液位上升或下降時,浮球會上升或下降。這種機械測量不需要任何功率,而且價格低廉,但相比其他液位方式,它們的體積可能相對較大,可靠性穩定性較低。

稱重
由稱重傳感器測量儲罐的重量以測量液位,傳感器通常連接到儲罐的支撐框架上,以測量由容器質量施加的力, 重量的任何變化都對應于液位的變化。

由于稱重傳感器脫離被測液體,這是一種完全無接觸的測量方式,因此能適應各種環境,又由于所測參數為重力,所以在密閉容器中也可以使用。但它需要被測介質的密度恒定,且罐體需要穩定,易受周圍環境的影響。


電容式液位檢測示例
有許多不同的技術,這里有一個特定類型的例子,如CAPTRON的電容傳感器所示。

如上圖所示,電容式液位測量的功能原理是基于容器內不斷變化的電容量。在這種情況下,液位傳感器的探測棒與容器壁形成正負兩極,容器內的液體(或固體)充當電介質。容器內液位的變化引起電容的變化,一個空的容器內電容值較低,而一個裝滿液體的容器內電容就較高。

關于我們的液位傳感器選型,您可根據自身的需求從多種電路模式、連接部件尺寸、探測棒類型及長度等多方面進行考量,找到你所需要的組合。例如,如果您的容器是金屬材質的,則使用單桿探頭的液位傳感器即可,如果是塑料材質的容器,那么探頭或雙探頭的液位傳感器均可;一體式液位傳感器能夠適應70°C的工作溫度,外接分離式液位傳感器的工作溫度更高達230°C·····

不同的工業部門對產品和材料有著不同的需求。這也是為什么CAPTRON提供了一系列可組合及可定制的探棒系統。根據不同的應用和容器類型,我們能夠配置出具體到特定需求的探棒,例如CAPTRON可以定制zheng確至毫米的探測棒長度,并可在短期內交付。
CAPTRON的液位傳感器非常穩定可靠。電容式原理讓產品在使用過程中幾乎沒有任何機械磨損。同時,由于產品從內部電子組件到外部材料均采用行業較高標準,確保了其超長的使用壽命。

此外,CAPTRON液位傳感器提供zheng確校準容器幾何形狀、測量介質(DK值)和其他影響因素(如溫度、攪拌器移動等)的功能,確保測量的高精準性。


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