图解液位传感器的应用和原理，这回终于搞明白了

常用的几种液位传感器的应用及原理

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。

1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。

2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。

3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。

4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。

5浮球式液位传感器

浮球式液位传感器，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。

6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。

动图展示超声波液位计原理，很好用但是需要注意以下几点！

超声波液位计是液位测量仪表界中的新的宠儿，而它另外一个名字大家可能耳熟能详：非接触式超声波液位计 。没错，超声波液位计以非接触作为主要特点，在电气仪表的圈子里面，占据了越来越重要的角色。非接触式超声波液位计它的优点是比较多的，在一些比较恶劣的情况下，例如所测液位含有比较多的颗粒物杂质，罐体上强腐蚀的介质，所测介质温度较高的情况，在这种情况下，投入式液位计并不适用，很多的现场都青睐于非接触式超声波液位计，它的安装虽然有一定的要求，但是测量相对更加稳定。为什么在这类工况下非接触式超声波液位计可以使用呢?这就不得说超声波液位计的测量原理了!

超声波液位计特点及工作原理

超声波液位计是由微处理器控制的液位数字仪表。在测量中超声波脉冲由传感器发出，声波经液体表面放射后被传感器接收，通过压电晶体或磁致伸缩器件转换成电信号，由声波的发送和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离。超声波液位计采用非接触测量，对被测介质几乎不受限制，可广泛用于液体固体物料高度的测量。

超声波液位计适于应用的环境

超声波液位计是超声波液位计和超声波料位计的统称，当用于测量液体液位时，通常称为超声波液位计； 当用于测量固体料位时，通常称为超声波料位计。

超声波液位计通常应用于温度在-40℃～100℃之间、压力在3Bar(5kg/cm2)以下的场所进行液位或料位的测量。

超声波液位计的安装

1超声波液位计安装方式

1）超声波液位计应水平置于容器顶部。

2）选择一个合适的方法来安装超声波液位计。

3）超声波收发传感面应与液面平行。

4）超声波收发传感面应尽量避免靠近容器侧壁。

5）为避免振动或摇晃导致液位计松动，请小心的进行坚固安装。

6）同一容器内不要安装多台超声波液位计，超声波互相干扰会导致测量误差。

7）安装位置应避免阳光直射，露天安装应加防护罩。

8）安装位置应避免强振动区域，如安装在轻振动区域，应安装橡胶减振器。

9）安装位置应远离进料口且不能碰到障碍物。

10）如法兰安装时,请注意法兰立管高度与立管内径的关系。

11）安装接口要求开口尺寸足够大，当为法兰安装时，法兰下面的接管长度要设计合理，对于10米、12米量程的物位计，接管长度应不大于15cm，选择DN80以上的法兰口。

对于15米、20米、30米和40米量程的物位计，接管长度应不大于20cm,选择DN200以上的法兰口。

对于8米以下量程的物位计，对接管长度无要求，可适当设计，以消除盲区的影响，并选择DN65以上的法兰口。

对于8米以下量程的物位计，对接管长度无要求，可适当设计，以消除盲区的影响，并选择DN65以上的法兰口。

2对于密封容器内的挥发液体的液位测量应注意两点

容器内气体声速可能与空气中的声速不同，如液位计不能对声速进行修正，则会出现较大误差。

挥发性的液体会在超声波液位计探头表面凝结，阻挡声波的收发，要求液位计具有可变功率控制功能。

3对于液面剧烈波动的液体在选用超声波液位计有三种方法

a 选用具有自动功率控制功能的超声波液位计。

b 选用更大量程的超声波液位计。

c 在液体中加沉井，测量沉井内的液位。

4两线制和三线制超声波液位计

a 两线制超声波液位计其供电（DC24V)与信号输出 （DC4-20mA)共用一个回路，为标准的变送器形式，不足之处是发射功率弱，不适合有较大波动的液面液位测量，当液位有较大挥发时，测量效果也不理想。

b 三线制超声波液位计，其供电24VDC与信号输出4- 20mADC各使用两条线，负端与地共用一条线。其优势是发射功率较大，适用于多种条件的液位和料位进行测量，效果较好。

5安装示意图

B＝盲区距离（近端测量距离）

H＝远端测量距离

D＝发射头至待测物表面距离

L＝液位F＝最大液位

声波入射角度必须与水平面保持直角

传感器安装不可太靠近内壁以造成测量误差

安装时应避免安装在进料口的位置，以免受物料或障碍物的干扰。

当超声波换能器表面到最高液位的距离小于0.5米时，需要在盲板盖上，加焊延伸管，以增加换能器表面到最高液位的距离。具体安装方式如下图所示。

对于安装在室外或潮湿室内及制冷或加热的罐上的仪表，为了防潮，应拧紧电缆密封套，而且要在进线口处使电缆向下弯曲。如图示

利用固定支架将超声波液位仪安装于被测液体正上方，仪表的电源及通信线通过镀锌钢管连接到控制室。当然也可以象罐顶安装方法一样，用法兰固定换能器的方法来固定仪表。

注意：

仪表的发射面一定要水平；

超声波换能器表面的安装高度，应小于仪表的量程；

超声波换能器表面到池顶或最高液位的高度，应大于仪表的盲区；

超声波换能器至池壁、河岸、堤防的距离。一般需要大于0.5米以上。若壁不光滑、有明显的凸出，则需要适当增加距离.

超声波液位计的日常使用维护

超声波液位计在日常使用维护中要从外观上检查仪表是否有损坏。

检查是否符合测量点的技术要求，如过程温度、压力、环境温度、测量范围等。

检查测量值是否与实际值一致。安装地点是否有遮阳避雨的保护措施。

检查接线端子位置是否正确、电缆密封塞是否拧紧、外壳盖是否拧紧。若有辅助电源，显示模块是否有显示。

超声波在使用中，电源必须与铭牌上数据一致，在接线前应切断电源。

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