物位傳感器工作原理

物位傳感器可分兩類：一類是連續測量物位變化的連續式物位傳感器；另一類是以點測為目的的開關式物位傳感器即物位開關。目前，開關式物位傳感器比連續式物位傳感器應用得廣。它主要用于過程自動控制的門限、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，有時也可用于多點報警系統中。下面介紹幾種實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導體電極(通常把容器壁作為一個電極)，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，實現自動調整靈敏度，并且具有自診斷的功能，同時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，并可以自動報警，實現高可靠性的信息傳遞。由于電容式物位傳感器無機械可動部分，且敏感元件簡單，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、浮于自動平衡式物位傳感器 這種傳感器通過檢測平衡浮子浮力的變化來進行液位的測量。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．通過封入的硅油導壓傳遞給半導體應變片進行液位的測量。由于固態壓力傳感器(壓阻電橋式)性能的提高和微處理技術的發展，壓力式物位傳感器的應用愈來愈廣。近年來．已經研制出了體積小、溫度范圍寬、可靠性好、精度高的壓力式物位傳感器，同時，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，應用領域十分廣泛。其工作原理是，工作時向液面或粉體表面發射一束超聲波，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。前者產生的是10KHz的超聲波，后者產生的是20~40Khz的超聲波。超聲波的頻率愈低，隨著距離的衰減愈小，但是反射效率也小。因此，應根據測量范圍、物位表面狀況和周圍環境條件來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，在高溫或吹風時也可檢測物位，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，即使物位表面極其粗糙，其反射波束也不過加寬到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間變送器，另一部分通過半透射反射鏡的激光經過光學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，進行時間的測量。利用微機進行數據處理，變為數字顯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連續鑄造裝置的砂型鐵水液位高度測量。同時，它還可以應用于狹窄開口容器以及高溫、高精度的液面檢測。
此外，近年來隨著高科技的發展，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。將其測量部件技術與微處理器的計算功能結合為一體，使得物位測量儀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、實際測量準確度比傳統的模擬式物位傳感器提高了3－5倍。