常見液位測量方式的原理和應用

在現代化生產過程中，液位的測量和監控直接影響著產品質量的一致性，甚至關乎生產能否順利進行。由于液位檢測環境的復雜性和多變性，也為傳感器的應用帶來了不同挑戰。針對市場上復雜多樣的需求，研發人員開發了多種測量技術和液位測量方式。下面就幾種常見液位測量方式的原理和應用介紹如下。

1．音叉振動測量的原理和應用

音叉式測量的原理為：當液體或者散料填充兩個振動叉時，共振頻率改變，依靠檢測頻率改變而發出開關信號。

音叉式測量的應用：音叉振動測量為開關量輸出，不能用于對液位的連續性測量，不提供模擬量輸出。其可用于高粘度液體或者固體散料的高度監控，主要為防溢報警、低液位報警等。大多數情況下，需要開孔安裝于容器側面。

2．浮球式測量的原理和應用

浮球式測量的原理：該方式為最簡單、最古老的檢測方式，價格相對便宜。主要是通過浮球的上下升降來檢測液面的變化，其為機械式檢測，檢測精度容易受浮力影響，重復精度差，不同液體需要重新校準。

浮球式測量的應用：不適用于粘稠性或者含雜質液體，容易造成浮球堵塞，同時，不符合食品衛生行業的應用要求。

3．超聲波測量的原理和應用

超聲波測量的原理：通過檢測超聲波發送與反射的時間差來計算液位高度，易受超聲波傳播的能量損耗影響。

超聲波測量的應用：超聲波液位計具有安裝容易、靈活性高等特點，通常可安裝于高處進行非接觸式測量。但當使用于含蒸汽、粉層等環境時，檢測距離將會明顯縮短，因此，不建議在有泡沫等的吸波環境下使用。

4．激光測量的原理和應用

激光測量的原理：激光類傳感器基于光學檢測原理，通過物體表面反射光線至接收器進行檢測。

激光測量的應用：其光斑較小且集中，易于安裝、校準，靈活性好，可應用于散料或液位的連續或者限位報警等；但其不適合在透明液體（透明液體容易折射光線，導致光線無法反射至接收器）、含泡沫或者蒸汽環境（無法穿透泡沫或者容易受到蒸汽干擾）、波動性液體（容易造成誤動作）、振動環境等使用。

5．光電折射式測量的原理和應用

光電折射式測量的原理：該檢測方式通過傳感器內部發出光源，光源通過透明樹脂全反射至傳感器接受器，但遇到液面時，部分光線將折射至液體，從而傳感器檢測全反射回來光量值的減少來監控液面。

光電折射式測量的應用：該檢測方式成本低，安裝、調試簡單，但僅能用于透明液體，同時只輸出開關量信號。

6．TDR（時域反射）/導波雷達測量和應用

TDR（時域反射）/導波雷達，主要采用微波原理進行測量。其名稱在行業內有多種不同的叫法，其具有激光測量的好處，如：易于安裝、校準，靈活性好等，但更優于激光檢測，如無需重復校準和多功能輸出等。

TDR（時域反射）/導波雷達的應用：適用于各種含泡沫的液位檢測，不受液體顏色影響，甚至可應用于高粘性液體，受外部環境干擾相對小，但其測量高度一般小于6米。

7．靜壓式測量的原理和應用

靜壓式測量的原理：該測量方式采用安裝于底部的壓力傳感器，通過檢測底部液體壓力，轉換計算出液位高度，其底部液體壓力參考值為與頂部連通的大氣壓或者已知氣壓。

靜壓式測量的應用：該測量方式要求采用高精度、齊平式壓力傳感器，同時換算過程需要不斷進行校準，其優點為檢測不受液位高度限制，但高度越高，傳感器精度要求越高，長時間使用或者更換液體時需要重復校準。

8．電容式測量的原理和應用

電容式測量的原理：電容式測量主要通過檢測由于液面或者散料高度變化而導致的電容值變化來測量料位高度。

電容式測量的應用：電容式測量的類型較多，有可輸出模擬量的電容式液位計、電容式接近開關，電容式接近開關可以安裝于容器側面進行非接觸檢測。選擇電容式測量儀表時，應注意電容傳感器容易受到不同的容器材質和溶液屬性影響，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。