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技術(shù)文章
如何選擇合適的液位傳感器
閱讀次數(shù):8768 發(fā)布時(shí)間:2015/6/3 11:22:22
同時(shí)隨著自動(dòng)化程度的增加,為了保障產(chǎn)品質(zhì)量的一致性,生產(chǎn)過(guò)程直接由人工監(jiān)控和干預(yù)的時(shí)代亦已遠(yuǎn)去,傳感器的重要性亦越加明顯,并且越來(lái)越多地參與至程序系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,不再是簡(jiǎn)單的機(jī)械式、粗略式的監(jiān)控;故其要求除了檢測(cè)的可靠性、穩(wěn)定性,同時(shí)要求安裝、調(diào)試簡(jiǎn)單化、尺寸緊湊化、應(yīng)用多樣化等。
另外,由于液位檢測(cè)環(huán)境的復(fù)雜性和多變性,也為傳感器的應(yīng)用帶來(lái)了不同挑戰(zhàn)。例如:高粘度液體高度檢測(cè)、含雜質(zhì)的廢水液位監(jiān)控、帶泡沫的液位高度測(cè)量、高腐蝕性液體高度報(bào)警等等。目前,市場(chǎng)上針對(duì)不同的應(yīng)用,提供了多種有效的解決方案,但如何選擇合適、性價(jià)比高的傳感器一直是讓工程師們頭痛的問(wèn)題。
常見(jiàn)的液位檢測(cè)方式
為了選擇*佳的液位傳感器,我們不但需要了解被測(cè)液體的屬性和狀態(tài),同時(shí),也要知道不同的檢測(cè)方式的優(yōu)點(diǎn)與局限性,從而才能選出*合適的傳感器。以下為目前市場(chǎng)上*常見(jiàn)的檢測(cè)技術(shù)。
激光測(cè)量:激光類傳感器基于光學(xué)檢測(cè)原理,通過(guò)物體表面反射光線至接收器進(jìn)行檢測(cè),其光斑較小且集中,易于安裝、校準(zhǔn),靈活性好,可應(yīng)用于散料或液位的連續(xù)或者限位報(bào)警等;但其不適合應(yīng)用于透明液體(透明液體容易折射光線,導(dǎo)致光線無(wú)法反射至接收器),含泡沫或者蒸汽環(huán)境(無(wú)法穿透泡沫或者容易受到蒸汽干擾),波動(dòng)性液體(容易造成誤動(dòng)作),振動(dòng)環(huán)境等。
TDR(時(shí)域反射)/ 導(dǎo)波雷達(dá)/ 微波原理測(cè)量: 其名稱在行業(yè)內(nèi)有多種不同的叫法,其具備了激光測(cè)量的好處,如:易于安裝、校準(zhǔn), 靈活性好等,另外其更優(yōu)于激光檢測(cè),如無(wú)需重復(fù)校準(zhǔn)和多功能輸出等,其適用于各種含泡沫的液位檢測(cè),不受液體顏色影響,甚至可應(yīng)用于高粘性液體,受外部環(huán)境干擾相對(duì)小,但其測(cè)量高度一般小于6米。
超聲波測(cè)量:由于其原理為通過(guò)檢測(cè)超聲波發(fā)送與反射的時(shí)間差來(lái)計(jì)算液位高度, 故容易受到超聲波傳播的能量損耗影響。其亦具備安裝容易、靈活性高等特點(diǎn),通?砂惭b于高處進(jìn)行非接觸式測(cè)量。但當(dāng)使用于含蒸汽、粉層等環(huán)境時(shí),檢測(cè)距離將會(huì)明顯縮短,不建議使用在吸波環(huán)境,如泡沫等。
音叉振動(dòng)測(cè)量:音叉式測(cè)量?jī)H為開(kāi)關(guān)量輸出,不能用于連續(xù)性監(jiān)控液體高度。其原理為:當(dāng)液體或者散料填充兩個(gè)振動(dòng)叉時(shí),共振頻率改變時(shí),依靠檢測(cè)頻率改變而發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)。其可用于高粘度液體或者固體散料的高度監(jiān)控, 主要為防溢報(bào)警、低液位報(bào)警等,不提供模擬量輸出,另外,多數(shù)情況下需要開(kāi)孔安裝于容器側(cè)面。
光電折射式測(cè)量:該檢測(cè)方式通過(guò)傳感器內(nèi)部發(fā)出光源,光源通過(guò)透明樹(shù)脂全反射至傳感器接受器,但遇到液面時(shí),部分光線將折射至液體,從而傳感器檢測(cè)全反射回來(lái)光量值的減少來(lái)監(jiān)控液面。該檢測(cè)方式便宜,安裝、調(diào)試簡(jiǎn)單,但僅能應(yīng)用于透明液體,同時(shí)只輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
靜壓式測(cè)量:該測(cè)量方式采用安裝于底部的壓力傳感器,通過(guò)檢測(cè)底部液體壓力,轉(zhuǎn)換計(jì)算出液位高度,其底部液體壓力參考值為與頂部連通的大氣壓或者已知?dú)鈮骸T摍z測(cè)方式要求采用高精度、齊平式壓力傳感器,同時(shí)換算過(guò)程需要不斷進(jìn)行校準(zhǔn),其優(yōu)點(diǎn)為可檢測(cè)不受液位高度限制,但高度越高,傳感器精度要求越高,長(zhǎng)時(shí)間使用或者更換液體時(shí)需要重復(fù)校準(zhǔn)。
電容式測(cè)量:電容式測(cè)量主要通過(guò)檢測(cè)由于液面或者散料高度變化而導(dǎo)致的電容值變化來(lái)測(cè)量料位高度。其具有多種類型,有可輸出模擬量的電容式液位計(jì),液位電容式接近開(kāi)關(guān),電容式接近開(kāi)關(guān)可以安裝于容器側(cè)面進(jìn)行非接觸檢測(cè)。當(dāng)選擇必須注意,電容傳感器容易受到不同的容器材質(zhì)和溶液屬性影響,如塑料容器和掛料情況容易影響模擬量輸出的電容傳感器。
浮球式檢測(cè):該方式為*簡(jiǎn)單、*古老的檢測(cè)方式,價(jià)格相對(duì)便宜。主要是通過(guò)浮球的上下升降來(lái)檢測(cè)液面的變化,其為機(jī)械式檢測(cè),檢測(cè)精度容易受浮力影響,重復(fù)精度差,不同液體需要重新校準(zhǔn)。不適用于粘稠性或者含雜質(zhì)液體,容易造成浮球堵塞,同時(shí),不符合食品衛(wèi)生行業(yè)的應(yīng)用要求。如何選擇*佳的測(cè)量方式
當(dāng)我們了解了不同檢測(cè)方式的優(yōu)缺點(diǎn)以后,對(duì)于液位傳感器的選擇也逐漸有了清晰的概念。(具體可參考下圖表格)首先,在開(kāi)始選擇之前,必須先清楚我們需要傳感器達(dá)到哪些功能?是屬于開(kāi)關(guān)量輸出還是模擬量輸出?通常開(kāi)關(guān)量/數(shù)字量輸出用于報(bào)警或者保護(hù)作用,例如灌裝時(shí)防溢報(bào)警、低液位防泵空轉(zhuǎn)保護(hù)等;模擬量輸出主要用于過(guò)程控制,包括灌裝容量、液位顯示、加料速度控制等。
接下來(lái),我們必須了解被測(cè)液體屬性,其中包括狀態(tài)、顏色、腐蝕性、粘稠度、是否含雜質(zhì),是否需要符合食品衛(wèi)生認(rèn)證?根據(jù)我們的需求,尋找合適的傳感器。例如:日化品乳霜的灌裝過(guò)程中,需要監(jiān)控儲(chǔ)液罐高、低液位, 首先我們了解到乳霜為流體狀態(tài),有較大粘稠度,顏色為半透明乳白色,非腐蝕性,無(wú)需食品衛(wèi)生認(rèn)證,按照我們要求,我們可選擇的類型有:音叉測(cè)量、TDR測(cè)量和超聲波測(cè)量。
然后,我們需要做*后評(píng)估,包括產(chǎn)品的安裝調(diào)試、應(yīng)用溫度、壓力范圍、價(jià)格等,甚至可向供應(yīng)商借用樣品測(cè)試,其中TDR和超聲波需要安裝于罐體頂部,音叉可選擇安裝于頂部或者側(cè)面;從調(diào)試角度,音叉*簡(jiǎn)單,TDR和超聲波次之,價(jià)格亦是。綜合評(píng)估下來(lái),選用的優(yōu)先順序?yàn)椋阂舨,TDR, 超聲波。
原創(chuàng)作者:深圳市賽德力檢測(cè)設(shè)備有限公司
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