物位傳感器工作原理

物位傳感器工作原理

物位傳感器可分兩類(lèi)：一類(lèi)是連續測量物位變化的連續式物位傳感器；另一類(lèi)是以點(diǎn)測為目的的開(kāi)關(guān)式物位傳感器即物位開(kāi)關(guān)。目前，開(kāi)關(guān)式物位傳感器比連續式物位傳感器應用得廣。它主要用于過(guò)程自動(dòng)控制的門(mén)限、溢流和空轉防止等。連續式物位傳感器主要用于連續控制和倉庫管理等方面，有時(shí)也可用于多點(diǎn)報警系統中。下面介紹幾種實(shí)用化的物位傳感器及應用。
l、電容式物位傳感器 電容式物位傳感器有兩個(gè)導體電極(通常把容器壁作為一個(gè)電極)，由于電極間是氣體、流體或固體而導致靜電容的變化，因此可以敏感物位。它的敏感元件有三種形式，即棒狀、線(xiàn)狀和板狀，其工作溫度、壓力主要受絕緣材料的限制。電容式物位傳感器可以采用微機控制，實(shí)現自動(dòng)調整靈敏度，并且具有自診斷的功能，同時(shí)能夠檢測敏感元件的破損、絕緣性的降低、電纜和電路的故障等，并可以自動(dòng)報警，實(shí)現高可靠性的信息傳遞。由于電容式物位傳感器無(wú)機械可動(dòng)部分，且敏感元件簡(jiǎn)單，形狀和結構的自由 以大，操作方便，因此，它是應用zui廣的一種物位傳感器。
2、浮于自動(dòng)平衡式物位傳感器 這種傳感器通過(guò)檢測平衡浮子浮力的變化來(lái)進(jìn)行液位的測量。它可以配備微機，使之具有自檢、自診斷和遠傳的功能，利用它可以高精度地測量大跨度的液位。
3、壓力式物位傳感器 一般采用半導體膜盒結構，利用金屬片承受液體壓力．通過(guò)封入的硅油導壓傳遞給半導體應變片進(jìn)行液位的測量。由于固態(tài)壓力傳感器(壓阻電橋式)性能的提高和微處理技術(shù)的發(fā)展，壓力式物位傳感器的應用愈來(lái)愈廣。近年來(lái)．已經(jīng)研制出了體積小、溫度范圍寬、可靠性好、精度高的壓力式物位傳感器，同時(shí)，其應用范圍也不斷地拓寬。
4、超聲波物位傳感器 它是一種非接觸式的物位傳感器，應用領(lǐng)域十分廣泛。其工作原理是，工作時(shí)向液面或粉體表面發(fā)射一束超聲波，被其反射后，傳感器再接收此反射波。設聲速一定，根據聲波往返的時(shí)間就可以計算出傳吸器到液面(粉體表面)的距離，即測量出液面(粉體表面)位置。其敏感元件有二種，一種是由線(xiàn)圈、磁鐵和膜構成的，另一種是由壓電式磁致伸縮材料構成的。前者產(chǎn)生的是10KHz的超聲波，后者產(chǎn)生的是20~40Khz的超聲波。超聲波的頻率愈低，隨著(zhù)距離的衰減愈小，但是反射效率也小。因此，應根據測量范圍、物位表面狀況和周?chē)h(huán)境條件來(lái)決定所使用的超聲波傳感器。高性能的超聲波物位傳感器由微機控制。以緊湊的硬件進(jìn)行特性調整和功能檢測。它可以準確地區別信號波和噪聲，因此，可以在攪拌器工作的任況下測量物位。此外，在高溫或吹風(fēng)時(shí)也可檢測物位，特別是可以檢測高粘度液體和粉狀體的物位。
5、激光式物位傳感器 它是一種性能優(yōu)良的非接觸式高精度物位傳感器。其工作原理與超聲波物位傳感器相同，只是把超聲波換成光波。激光束很細，作為物位傳感器時(shí)，即使物位表面極其粗糙，其反射波束也不過(guò)加寬到20mm，但這仍是激光式物位傳感器可以接收的范圍內、激光式物位傳感器一般采用近紅外光。它是把光流發(fā)射出的激光利用半透射反射鏡處理。一部分作為基準參考信號輸入時(shí)間變送器，另一部分通過(guò)半透射反射鏡的激光經(jīng)過(guò)光學(xué)系統處理成為一定寬度的平行光束照射在物體面上。反射波到達傳感器接收部再轉換成電信號。因為從照射到接受的時(shí)間很短，所以利用取樣電路擴大成毫微秒數量級，便于信號處理，進(jìn)行時(shí)間的測量。利用微機進(jìn)行數據處理，變?yōu)閿底诛@示物位值的模擬輸出信號，再利用軟件檢測信號的可靠件，如果測定系統出現故障則報警。這種傳感器可應用于鋼鐵工業(yè)連續鑄造裝置的砂型鐵水液位高度測量。同時(shí)，它還可以應用于狹窄開(kāi)口容器以及高溫、高精度的液面檢測。
此外，近年來(lái)隨著(zhù)高科技的發(fā)展，出現了數字式智能化的物位傳感器，它是一種的數字式物位測量系統。將其測量部件技術(shù)與微處理器的計算功能結合為一體，使得物位測量?jì)x表至控制儀表成為全數字化系統。數字式智能化物位傳感器的綜合性能指標、實(shí)際測量準確度比傳統的模擬式物位傳感器提高了3－5倍。