液位傳感器

簡(jiǎn)介

　　分為兩類：一類為接觸式，包括單法蘭靜壓/雙法蘭差壓液位變送器，浮球式液位變送器，磁性液位變送器，投入式液位變送器，電動(dòng)內(nèi)浮球液位變送器，電動(dòng)浮筒液位變送器，電容式液位變送器，磁致伸縮液位變送器，侍服液位變送器等。第二類為非接觸式，分為超聲波液位變送器，雷達(dá)液位變送器等。

　　靜壓投入式液位變送器（液位計(jì)）適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測(cè)量。精巧的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便。4～20mA、 0～5v、 0～10mA等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出方式由用戶根據(jù)需要任選。

　　利用流體靜力學(xué)原理測(cè)量液位，是壓力傳感器的一項(xiàng)重要應(yīng)用。采用特種的中間帶有通氣導(dǎo)管的電纜及專門的密封技術(shù)，既保證了傳感器的水密性，又使得參考?jí)毫η慌c環(huán)境壓力相通，從而保證了測(cè)量的高精度和高穩(wěn)定性。

不同液位傳感器對(duì)比

　　1、浮筒式液位傳感器

　　浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒，液位傳感器是根據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計(jì)的。浮筒式液位變送器是利用微小的金屬膜應(yīng)變傳感技術(shù)來測(cè)量液體的液位、界位或密度的，它在工作時(shí)可以通過現(xiàn)場(chǎng)按鍵來進(jìn)行常規(guī)的設(shè)定操作。

　　2、浮球式液位傳感器

　　浮球式液位變送器由磁性浮球、測(cè)量導(dǎo)管、信號(hào)單元、電子單元、接線盒及安裝件組成，一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿測(cè)量導(dǎo)管上下移動(dòng)，導(dǎo)管內(nèi)裝有測(cè)量元件，它可以在外磁作用下將被測(cè)液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號(hào)，并將電子單元轉(zhuǎn)換成4～20mA或其它標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。

　　液位傳感器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，電路內(nèi)部含有恒流反饋電路和內(nèi)保護(hù)電路，可使輸出最大電流不超過28mA，因而能夠可靠地保護(hù)電源并使二次儀表不被損壞。

　　3、靜壓式液位傳感器

　　該變送器利用液體靜壓力的測(cè)量原理工作，它一般選用硅壓力測(cè)壓傳感器將測(cè)量到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)放大電路放大和補(bǔ)償電路補(bǔ)償，最后以4～20mA或0～10mA電流方式輸出。

工作原理

　　用靜壓測(cè)量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓強(qiáng)公式為：Ρ = ρ .g.H + Po式中：

　　P ：變送器迎液面所受壓強(qiáng)

　　ρ：被測(cè)液體密度

　　g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/p>

　　Po ：液面上大氣壓

　　H ：變送器投入液體的深度

　　同時(shí)，通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，

　　使傳感器測(cè)得壓力為：ρ .g.H ，顯然，通過測(cè)取壓強(qiáng) P ，可以得到液位深度。

功能特點(diǎn)：

　　◆穩(wěn)定性好，滿度、零位長(zhǎng)期穩(wěn)定性可達(dá) 0.1%FS/ 年。在補(bǔ)償溫度 0 ～ 70 ℃范圍內(nèi)，溫度飄移低于 0.1%FS ，在整個(gè)允許工作溫度范圍內(nèi)低于 0.3%FS 。

　　◆具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路，在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器，異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流在 35MA 以內(nèi)。

　　◆固態(tài)結(jié)構(gòu)，無可動(dòng)部件，高可靠性，使用壽命長(zhǎng)。

　　◆安裝方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)耐用。

主要技術(shù)參數(shù)：

　　工藝：擴(kuò)散硅 陶瓷電容 藍(lán)寶石 電容任選。分體式一體式可選，量程：0---0.5---200米，輸出： 4---20mA (2線制)供電： 7.5---36VDC 推薦24VDCCBM-2100/CBM-2700投入式靜壓液位計(jì)可靠防腐并帶有陶瓷測(cè)量單元的探頭，用于凈水、污水及鹽水的物位測(cè)量。GY500投入分體式液位變送器采用擴(kuò)散硅壓阻芯體，316全不銹鋼結(jié)構(gòu)，殼體采用隔離防爆設(shè)計(jì)，該投入式液位計(jì)主要適用于河流、地下水位、水庫、水塔及容器等的液位測(cè)量與控制。電路采用信號(hào)隔離放大，截頻干擾設(shè)計(jì)（抗干擾能力強(qiáng)，防雷擊）過壓保護(hù)，限流保護(hù)，抗沖擊，防腐等設(shè)計(jì)。]主要技術(shù)參數(shù)：b]測(cè)量介質(zhì)： 水 油 等液體壓力類型： 表壓、絕壓（沒有要求 默認(rèn)表壓）]

　　b]量 程： 0～300m中間量程任選 綜合精度： 0.1%FS 輸出信號(hào)： 4～20mA(二線制)、0～5V、1～5V、0～10V(三線制) 供電電壓： 12～36VDC 介質(zhì)溫度： -30～60℃環(huán)境溫度： -40～85℃零點(diǎn)溫漂移： ≤±0.05%FS℃量程溫度漂移： ≤±0.05%FS℃補(bǔ)償溫度： 0~70℃安全過載： 150%FS極限過載： 200%FS采樣頻率： ≤2ms負(fù)載能力：（電流型）250~1425Ω（電壓型）≥2KΩ密封等級(jí)： IP68 長(zhǎng)期穩(wěn)定性能： 0.1%FS/年 振動(dòng)影響： 在機(jī)械振動(dòng)頻率20Hz～1000Hz內(nèi)，輸出變化小于0.1%FS 機(jī)械連接(螺紋接口)： 投入式(潛入式)]產(chǎn)品尺寸（mm）：b]

　　投入分體式液位變送器

　　⊙選用美國(guó)進(jìn)口的高精度、隔離式敏感組件，性能可靠

　　⊙表壓或絕壓測(cè)量

　　⊙量程寬：1mH2O～200mH2O

　　⊙輸出：4～20mA或0～5V

　　⊙電源電壓：24VDC(12～36VDC)，mV 輸出型為恒流1.5mADC 或恒壓12VDC 供電

　　⊙精度高，優(yōu)于0.2%F.S

　　⊙100%防水防潮，防護(hù)等級(jí)IP68

　　⊙完備的電路功能，調(diào)校方便

產(chǎn)品參數(shù)

　　被測(cè)介質(zhì)： 液體（弱腐蝕性）

　　壓力類型：表壓

　　量 程： 0～0.1M～1M～3M～5M～10M～20M～50M～100M～200M～500M （水位高/深度，最小 量程為0.1米）

　　輸 出：4～20mA（二線制）、0～5VDC、0～10VDC、0.5～4.5VDC（三線制）

　　綜合精度： ±0.25%FS、±0.5%FS

　　供 電： 24V Dc（9～36VDC）

　　絕緣電阻： ≥1000 MΩ/100VDC

　　負(fù)載電阻： 電流輸出型：最大800Ω

　　電壓輸出型：大于50KΩ

　　介質(zhì)溫度：-20～85℃

　　環(huán)境溫度：-20～85℃

　　儲(chǔ)存溫度：-40～90℃

　　相對(duì)濕度： 0～95% RH

　　密封等級(jí)：IP68

　　過載能力： 150%FS

　　響應(yīng)時(shí)間：≤5mS

　　穩(wěn) 定 性：≤±0.15%FS/年

　　振動(dòng)影響：≤±0.15%FS/年（機(jī)械振動(dòng)頻率20Hz～1000Hz）

　　電氣連接：3/5芯導(dǎo)氣屏蔽電纜全密封；標(biāo)準(zhǔn)配線8米

　　壓力連接：投入式

　　連接螺紋材料：304/316L不銹鋼

同類區(qū)別

　　液位開關(guān)是根據(jù)液位傳感器的信號(hào)輸出開啟放水或者進(jìn)水的閥門而使水位保持恒定的一種控制器。也可以說液位開關(guān)輸出的是一種開關(guān)信號(hào)，液位開關(guān)首先要確定液位的高度，依據(jù)這個(gè)高度來輸出開關(guān)量信號(hào)。而液位傳感器是將液位的高度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的形式進(jìn)行輸出。我們可以對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理比如和plc、數(shù)據(jù)采集器或者專業(yè)顯示器相連進(jìn)而輸出液位的高度。還有就是液位開關(guān)和液位傳感器的原理雖然相同。但是液位開關(guān)是開關(guān)控制電路，而液位傳感器是相當(dāng)于變壓，變流用的電路元件。

　　光電液位傳感器

　　光電液位傳感器是利用光在兩種不同介質(zhì)界面發(fā)生反射折射原理而開發(fā)的新型接觸式點(diǎn)液位測(cè)控裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位精度高；沒有機(jī)械部件，不需調(diào)試；靈敏度高及耐腐蝕；耗電少；體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到市場(chǎng)的逐漸認(rèn)可。

　　1、由于液位的輸出只與光電探頭是否接觸液面有關(guān)，與介質(zhì)的其它特性，如溫度、壓力、密度、電等參數(shù)無關(guān)，所以光電液位傳感器檢測(cè)準(zhǔn)確、重復(fù)精度高；響應(yīng)速度快，液面控制非常精確，并且不需調(diào)校，就可以直接安裝使用。

　　2、由于光電液位傳感器探頭體積相對(duì)小巧，可分開安裝在狹小空間中適合特殊罐體或容器中使用。另外還可以在一個(gè)測(cè)量體上安裝多個(gè)光電探頭制成多點(diǎn)液位傳感器、變控器。

　　3、由于對(duì)傳感器內(nèi)部的所有元器件進(jìn)行了樹脂澆封處理，傳感器內(nèi)部沒有任何機(jī)械活動(dòng)部件，因此光電液位傳感器可靠性高、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)。

產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

　　在21世紀(jì)初，液位傳感器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍存在不小的挑戰(zhàn)。據(jù)悉，我國(guó)已有1700多家從事液位傳感器的生產(chǎn)和研發(fā)的企業(yè)，液位傳感器年產(chǎn)量突破24億只，液位傳感器產(chǎn)品達(dá)到10大類、42小類、6000多個(gè)品種，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，但在這企業(yè)中，外資企業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯，外資企業(yè)比重達(dá)到67%，尤其是日本、美國(guó)、韓國(guó)和德國(guó)，國(guó)有企業(yè)和民族企業(yè)所占比重僅為33%。國(guó)內(nèi)外企業(yè)綜合實(shí)力懸殊，規(guī)模小，人才短缺、研發(fā)能力弱，難與國(guó)外企業(yè)抗衡。

　　更關(guān)鍵的是，在技術(shù)上，國(guó)內(nèi)液位傳感器技術(shù)薄弱，主要有以下三點(diǎn)：

　　一是，核心技術(shù)和基礎(chǔ)能力欠缺，核心芯片嚴(yán)重依賴國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)企業(yè)在高精度、高敏感度分析、成分分析和特殊應(yīng)用的高端方面與國(guó)外企業(yè)差距明顯。

　　二是在設(shè)計(jì)、可靠性、封裝等方面，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在接口、深刻蝕、高溫歐姆接觸、高可靠MEMS封裝、快速測(cè)試、高仿真模擬等技術(shù)方面尚未取得突破性進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證；

　　三是產(chǎn)品在品種、規(guī)格、系列等方面還不夠全面，在測(cè)量精度、溫度特性、響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性、可靠性等技術(shù)指標(biāo)方面仍有不小差別，因此中國(guó)浮子液位計(jì)傳感器企業(yè)任重道遠(yuǎn)。

發(fā)展前景

　　近幾年國(guó)內(nèi)磁翻板液位傳感器市場(chǎng)一直持續(xù)增長(zhǎng)，速度超過10%，2010年我國(guó)液位傳感器銷售額達(dá)到905億元。據(jù)預(yù)測(cè)，未來5年中國(guó)液位傳感器市場(chǎng)將穩(wěn)步快速發(fā)展，在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模大幅增長(zhǎng)的動(dòng)力之下，2015年中國(guó)液位傳感器市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到12億元以上。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2013年，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)整體市場(chǎng)規(guī)模將或達(dá)到7500億元，作為物聯(lián)網(wǎng)“金字塔”的最底層和最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，液位計(jì)傳感器產(chǎn)業(yè)將從中直接受益。