水位传感器电极式 常用几种液位传感器工作原理及应用环境介绍

常用几种液位传感器工作原理及应用环境介绍

熟悉不同液位传感器的工作原理及优缺点，有助于帮助我们选择更合适的液位传感器，下面就是目前常见的液位传感器的检测原理。伴随科学技术的发展还将会涌现出更多形式的液位传感器。

浮球式液位传感器，是所有液位传感器里工作原理最易懂的。纯机械结果控制线路和过程也较简单。通过浮球的升降来测量液位的变化，为机械式检测，重复精度较差，不适合粘稠性或含杂质的液体，容易造成浮球堵塞。浮球式液位传感器的应用范围比较广且经济实用，常用于集水坑、消防水池、污水处理等监测领域，不适用食品卫生行业的监测领域。

电极型水位控制器，采用304不锈钢电极用塑料包封形成绝缘套，利用水的导电性，当水位发生变化，由于长短不一的电极和水接触和分离，使电气回路闭合或断开，从而向外传出反应水位变化的信号，然后可再根据该信号作进一步处理，电式水位传感器以水的导电性为工作原理，传感质量稳定，不易产生误信号，能可靠接收和传递所处水中位置的信号，结构简单，使用寿命长。可长期使用不易腐蚀脱落，且能有效抵抗表面结垢问题，维护十分简便容易，液位传感器共有3根（耐温105℃）型号导线（每根信号线颜色不同），每根信号线长度不同，分别为1.5米/红色、2.5米/白色、3.5米/蓝色。

二、电极式液位传感器

电极型液位传感器，它最大的局限性就是被检测液体必须导电。电极棒大多采用304不锈钢棒用塑料包封形成绝缘套，利用液体的导电性，当液体位发生变化，由于长短不一的电极和液体接触和分离，使电气回路闭合或断开，从而向外传出反应液位变化的信号，然后可再根据该信号作进一步处理，电极式液位传感器以液体的导电性为工作原理，传感质量稳定，不易产生误信号，能可靠接收和传递所处液体中位置的信号，结构简单，使用寿命长。

三、激光液位传感器

激光液位传感器是一种非接触式高精度液位传感器它的性能非常好。它与超声波液位传感器的工作原理很相近，只是把超声波换成光波。激光束很细，即使液位表面极其粗糙，它也能正常工作，激光式液位传感器可以接收的范围非常广，一般激光式液位传感器采用近红外光。它是通过利用半透射反射镜处理由光流发射出的激光。一部分作为基准参考信号输入时间变送器，另一部分通过半透射反射镜的激光经过光学系统处理成为一定宽度的平行光束照射在物体面上。反射波到达传感器接收部再转换成电信号。因为从照射到接受的时间很短，所以利用取样电路扩大成毫微秒数量级，便于信号处理，进行时间的测量。利用微机进行数据处理，变为数字显示液位值的模拟输出信号，再利用软件检测信号的可靠件，如果测定系统出现故障则报警。这种传感器适用于湖泊、河道、水库、明渠、潮汐、城市水文水位等监测领域。

四、超声波液位传感器

超声波液位传感器，原理是监测超声波发送与反射的时间差来计算液位高度，安装简单，灵活性较高，但容易受到超声波传播能量损耗的影响，不适用于吸波环境，如泡沫、粉尘、蒸汽等监测领域。

五、雷达液位传感器

雷达液位传感器，具备和激光测量原理同样的优势，并且不受测量介质的影响，受外部环境影响较小，无需重复校准，但测量的高度一般在6米以内，特别适用于带加热蒸汽的大型容器的罐内测量，如渣油、沥青等监测领域。

六、静压式液位传感器

静压式液位传感器，测量原理是通过在底部安装压力传感器得到压力值。计算转换为液位高度，优点是不收液面高度的影响，但是高度越高，要求的液位传感器精度也越高，长时间使用或者更换液体时需要进行校准。广泛应用于城市的给排水、污水处理、水库、河道、海洋等监测领域。

七、音叉振动液位开关

音叉振动液位开关，广泛应用在工业控制系统中，适用于几乎所有液体监测领域。例如，工厂冷却液罐和润滑剂罐等液位连续监控。其原理为：当液体或者散料填充两个振动叉时，共振频率改变时，依靠检测频率改变而发出开关信号。输出为开关量，不能测量连续高度。还有就是光电折射式测量，通过传感器内部发出光源，光源通过透明树脂全反射至传感器接受器，但遇到液面时，部分光线将折射至液体，从而传感器检测全反射回来光量值的减少来监控液面。光电折射式仅适用与透明液体的液位测量。

19个常见液位计工作原理图，满足多种需要，动画展示很有趣

液位开关，顾名思义，就是用来控制液位的开关。从形式上主要分为接触式和非接触式。非接触式的如电容式液位开关,接触式的例如：浮球式液位开关、电极式液位开关、电子式液位开关。电容式液位开关也可以采用接触式方法实现。

1、磁翻板液位计

磁翻板液位计：又叫磁浮子液位计，磁翻柱液位计。

原理 ：连通器原理，根据浮力原理和磁性耦合作用研发而成，当被测容器中的液位升降时，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示面板，使红白翻柱翻转180°，当液位上升时翻柱由白色转为红色，当液位下降时翻柱由红色转为白色，面板上红白交界处为容器内液位的实际高度，从而实现液位显示。

2、浮球液位计

原理： 浮球液位计结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球（简称浮球）在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串连入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。通过检测电学量的变化来反映容器内液位的情况。

3、钢带液位计

原理： 它是利用力学平衡原理设计制作的。当液位改变时，原有的力学平衡在浮子受浮力的扰动下，将通过钢带的移动达到新的平衡。液位检测装置（浮子）根据液位的情况带动钢带移动，位移传动系统通过钢带的移动策动传动销转动，进而作用于计数器来显示液位的情况。

4、雷达液位计

原理： 雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲并沿缆式探头传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。

5、磁致伸缩液位计

原理： 磁致伸缩液位计的传感器工作时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。在磁致伸缩液位计的传感器测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。在浮子内部有一组永久磁环。当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。

6、射频导纳液位计

原理： 射频导纳料位仪由传感器和控制仪表组成，传感器可采用棒式、同轴或缆式探极安装于仓顶。传感器中的脉冲卡可以把物位变化转换为脉冲信号送给控制仪表，控制仪表经运算处理后转换为工程量显示出来，从而实现了物位的连续测量。

7、音叉物位计

原理： 音叉式物位控制器的工作原理是通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动。当音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅将改变，这些变化由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关信号。

8、玻璃板液位计（玻璃管液位计）

原理： 玻璃板式液位计是通过法兰与容器连接构成连通器，透过玻璃板可直接读得容器内液位的高度。

9、压力液位变送器

原理： 压力式液位计采用静压测量原理，当液位变送器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压力的同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压Po与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的Po，使传感器测得压力为：ρ.g.H，通过测取压力P，可以得到液位深度。

10、电容式液位计

原理： 电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它是一根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数ε1和液面上的介电常数ε2不同，比如：ε1>ε2，则当液位升高时，电容式液位计两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，ε值减小，电容量也减小。所以，电容式液位计可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。

11、智能电浮筒液位计

原理： 智能电浮筒液位计是根据阿基米德定律和磁藕合原理设计而成的液位测量仪表，仪表可用来测量液位、界位和密度，负责上下限位报警信号输出。

12、浮标液位计

原理： 它是利用力学平衡原理设计制作的。当液位改变时，原有的力学平衡在浮子受浮力的扰动下，将通过钢带（绳）的移动达到新的平衡。液位检测装置（浮子）根据液位的情况带动钢带（绳）移动，位移传动系统通过钢带（绳）的移动带动现场指示装置，进而在显示装置上显示液位的情况。

13、浮筒液位变送器

原理： 浮筒浸没在浮筒室内的液体中，与扭力管系统刚性连接，扭力管系统承受的力是浮筒自重减去浮筒所受的浮力的净值，在这种合力作用下的扭力管扭转一定角度。浮筒室内液体的位置、密度或界位高低的变化引起浸没在液体中的浮筒受到的浮力变化，从而使扭管转角也随之变化。该变化被传递到与扭力管刚性连接的传感器，使传感器输出电压变化，继而被电子部件放大并转换为4～20mA电流输出。浮筒液位变送器采用微控制器与相关的电子线路测量过程变量，提供电流输出，驱动LCD显示及提供HART通信能力。

14、电接点液位计

原理： 电接点水位计根据水与汽电阻率不同而设计。测量筒的电极在水中对筒体的阻抗小。在汽中对筒体的阻抗大。随着水位的变化，电极在水中的数量产生变化。转换成电阻值的变化。传送到二次仪表，从而实现水位的显示、报警、保护联锁等功能。

15、磁敏双色电子液位计

原理： 磁敏电子双色液位计是选用优质不锈钢及进口电子元件制造，显示部位采用高亮度LED双色发光管，组成柱状显示屏，通过LED光柱的红绿变化，可实现液位上、下限报警和控制。

16、外测液位计

原理： 外测液位计是一种利用声纳测距原理，“微振动分析”技术从容器外测量液位的仪表。将两个小巧的外测液位计超声波传感器一个安装在罐体的底部，另一个安装在罐体的侧壁来进行密度变化的补偿。外测液位计传感器的信号经过微处理器转变，输出到本地显示或用户控制系统。可以计算出罐内液体的高度和罐内液体的容积。

17、静压式液位计

原理： 静压式液位变送器，将扩散硅充油芯体封装在不锈钢壳体内，前端防护帽起保护传感器膜片的作用，也能使液体流畅地接触到膜片，防水导线与外壳密封连接，通气管在电缆内与外界相连，内部结构防结露设计。

18、超声波液位计

原理： 超声波液位计/物位计是由一个完整的超声波传感器和控制电路组成。通过超声波传感器发射的超声波经液体表面反射，返回需要的时间用与计算，通过温度传感器对超声波传输过程中的温度影响进行修正，换算成液面距超声波传感器的距离，通过液晶显示并输出4mA-20mADC模拟信号，实现现场仪表远程读取。

19、差压式液位计（双法兰液位计）

原理： 差压液位变送器就是通过测量高低压力差，再由转换部件转换成电流信号传送到控制室的电器元件。差压式液位计主要用于密闭有压容器的液位测量。差压的大小同样代表了液位高度的大小。用差压计测量气、液两相之间的差压值来得知液位高低。

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