很近年來，隨著電子技術(shù)和自動(dòng)化的不斷發(fā)展，液位測(cè)量與控制技術(shù)有很大的提高，日化產(chǎn)品、食品飲料、醫(yī)藥等行業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展都不離不開液位的控制，可見液位傳感器的重要性日益凸顯，甚至直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。下面我們了解一下超聲波液位開關(guān)的原理及與其他液位開關(guān)的對(duì)比及應(yīng)用。
液位開關(guān)是用來控制液體位置的開關(guān)。當(dāng)被測(cè)液體介質(zhì)高達(dá)一定的指示位置是，液位開關(guān)會(huì)根據(jù)其工作原理輸出一個(gè)報(bào)警信號(hào)，從而停止繼續(xù)輸送該液體介質(zhì)；當(dāng)被測(cè)液體介質(zhì)低于某一設(shè)定位置，液位開關(guān)也會(huì)輸出一個(gè)報(bào)警信號(hào)，提醒總部打開閘門，開始輸送液體。如下圖：
液位開關(guān)包括浮球液位開關(guān)、音叉液位開關(guān)、電容式液位開關(guān)以及正在興起的超聲液位開關(guān)等。關(guān)于液位傳感器的對(duì)比也可參考《液位傳感器與液位開關(guān)、液位控制器、液位變送器、液位計(jì)的區(qū)別》一文；
浮球液位開關(guān)結(jié)構(gòu)主要基于浮力和靜磁場(chǎng)原理設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。帶有磁體的浮球（簡稱浮球）在被測(cè)介質(zhì)中的位置受浮力作用影響：液位的變化導(dǎo)致磁性浮子位置的變化。浮球中的磁體和傳感器（磁簧開關(guān)）作用，產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。浮球液位開關(guān)主要通過浮球的上下升降來檢測(cè)液面的變化，在測(cè)量粘稠性或者含雜質(zhì)液體時(shí)，容易造成浮球堵塞，產(chǎn)生浮子上浮和下降慢現(xiàn)象。
音叉液位開關(guān)的工作原理是通過安裝在基座上的一對(duì)壓電晶體使音叉在一定共振頻率下振動(dòng)。當(dāng)音叉液位開關(guān)的音叉與被測(cè)介質(zhì)相接觸時(shí)，音叉的頻率和振幅將改變，音叉液位開關(guān)的這些變化由智能電路來進(jìn)行檢測(cè)，處理并將之轉(zhuǎn)換為一個(gè)開關(guān)信號(hào)，達(dá)到液位報(bào)警或控制的目的。為了讓音叉伸到罐內(nèi)，通常使用法蘭或者帶螺紋的工藝接頭將音叉開關(guān)安裝到罐體的側(cè)面或者頂部。音叉液位開關(guān)主要通過測(cè)量兩個(gè)振動(dòng)音叉間介質(zhì)變化時(shí)共振頻率的變化來檢測(cè)液位的變化。音叉液位開關(guān)在測(cè)量粘度介質(zhì)時(shí)，叉體容易被粘連在一起的叉間物料堆積，從而產(chǎn)生誤報(bào)警。
電容式液位開關(guān)的測(cè)量原理是：固體物料的物位高低變化導(dǎo)致探頭被覆蓋區(qū)域大小發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電容值發(fā)生變化。探頭與罐壁（導(dǎo)電材料制成）構(gòu)成一個(gè)電容。探頭處于空氣中時(shí)，測(cè)量到的是一個(gè)小數(shù)值的初始電容值。當(dāng)罐體中有物料注入時(shí)，電容值將隨探頭被物料所覆蓋區(qū)域面積的增加而相應(yīng)地增大，開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化。電容式液位開關(guān)通過檢測(cè)液面或者散料高度變化時(shí)電容值的變化來測(cè)量液位或料位的高度。當(dāng)測(cè)量粘稠介質(zhì)時(shí)容易形成開關(guān)桿體掛料，從而影響模擬量的輸出而產(chǎn)生誤報(bào)警
超聲波液位開關(guān)利用超聲波在空氣和液體中的傳播特性來檢測(cè)液體的液位。由于換能器表面材料的聲阻抗(聲阻抗Z=密度ρ*聲速C)與空氣的聲阻抗相差巨大，聲波在空氣中的發(fā)射、接收困難；而且聲波在氣體中傳播時(shí)的衰減也比液體中大得多，因此，聲波在空氣中傳播時(shí)幾乎沒有信號(hào)，而在液體中傳播時(shí)信號(hào)很強(qiáng)。通過檢測(cè)聲波接收信號(hào)的大小或強(qiáng)度可以用來檢測(cè)液位。為了達(dá)到液位檢測(cè)的目的，設(shè)計(jì)的超聲波液位開關(guān)傳感器采用了如圖1所示的凹槽型結(jié)構(gòu)。
圖中，凹槽二端的內(nèi)壁面上分別安裝了一個(gè)超聲發(fā)射晶片和一個(gè)超聲接收晶片，用于超聲波的發(fā)射和接收。當(dāng)凹槽內(nèi)存在液體時(shí)，液位開關(guān)電路檢測(cè)到的聲波接收信號(hào)強(qiáng)度較大，而當(dāng)凹槽內(nèi)存在氣體（空氣）時(shí)，液位開關(guān)電路檢測(cè)到的聲波接收信號(hào)極為微弱[1]。液位開關(guān)電路根據(jù)檢測(cè)到的聲波信號(hào)的強(qiáng)度不同來實(shí)時(shí)判斷液位，并相應(yīng)地輸出繼電器開關(guān)信號(hào)來控制液位。
由上文可知一直以來，大部分液位開關(guān)對(duì)粘度大的介質(zhì)進(jìn)行液位檢測(cè)時(shí)，都存在反應(yīng)時(shí)間滯后、上下動(dòng)作點(diǎn)落差大、使用壽命短、極易產(chǎn)生誤報(bào)警等測(cè)量問題。因此工采網(wǎng)推薦一款超聲波液位開關(guān) - XLS-1。
超聲波液位開關(guān)利用超聲波在空氣和液體中的傳播特性來檢測(cè)液體的液位，可以克服粘稠介質(zhì)液位的測(cè)量控制問題，很大動(dòng)力粘度可測(cè)量到7000mpa.s,是石油、化工行業(yè)高粘稠度液體液位測(cè)量控制的優(yōu)選產(chǎn)品。而XLS-1超聲波液位傳感器專為應(yīng)對(duì)嚴(yán)苛環(huán)境中的可靠運(yùn)行而設(shè)計(jì)，具有防腐蝕，抗沖擊振動(dòng)，能夠精確監(jiān)測(cè)及感應(yīng)流體液位的變化并迅速做出響應(yīng)。也可替代磁簧開關(guān)液位傳感器使用，適用于水、水基和烴基液體，可完美用于泡沫和凝露的液位檢測(cè)但是可能會(huì)影響其他傳感技術(shù)的應(yīng)用。除此之外XLS-1外形緊湊，應(yīng)用極為靈活，并且?guī)?個(gè)安裝選項(xiàng)，可安裝在各類特殊的應(yīng)用中。XLS-1不含運(yùn)動(dòng)部件，因此不會(huì)發(fā)生常見的部件磨損問題。由于采用了先進(jìn)的超聲波液位感應(yīng)技術(shù)，XLS-1能降低客戶的停機(jī)時(shí)間。是發(fā)電機(jī)、水箱、散熱器、打印機(jī)和其他工業(yè)應(yīng)用中流體液位檢測(cè)的理想解決方案。
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