如何選擇合適的液位傳感器

在（zài）自動化生產過程中，液位檢測和監控一直扮演著較為重要的角色，如食品飲料、日化品、醫藥（yào）、半導體等行業（yè）的生產（chǎn），各種機器的冷卻和潤滑等，液位的監控直接影響著產品的質量，甚至關係到生產過程是否能（néng）夠順利進行。同時隨著自（zì）動化程度的增加，為了保障產品質量的一致性，生產過程直接由人工（gōng）監控和（hé）幹預的時代亦已遠去，傳感器的重要性亦越加（jiā）明顯，並且越來越多地（dì）參與至程序係（xì）統的設計中，不再是簡單的機械式、粗略式的監控;故其要求除了檢測的可靠（kào）性、穩定性，同時要求安裝、調試簡單化、尺寸緊湊化、應用多樣化等。另（lìng）外，由於液位檢測環境的複雜性和多變性，也為傳感器的應用（yòng）帶（dài）來了不同挑戰。例如：高粘度液體高度檢測、含雜質的廢水液位監控（kòng）、帶泡沫的（de）液位高度測量、高腐蝕性（xìng）液體高度報警等等。目前，市場上針對不同的應用，提供了多種有效的解決方案，但如（rú）何選（xuǎn）擇合適、性價比高（gāo）的傳（chuán）感器一直是讓工程師們頭痛的問（wèn）題。
　　常見的液（yè）位檢測方式：為了選擇最（zuì）佳的（de）液位傳感器，我（wǒ）們不但需要了解被測液體的屬性和狀態，同時，也要（yào）知道不（bú）同的檢測方式（shì）的優點與局限性，從（cóng）而才能選出（chū）最合（hé）適的傳感（gǎn）器。以下為目前市場上最常見的檢測技（jì）術。
　　激光測量：激（jī）光類傳感器基（jī）於光學檢（jiǎn）測原理，通過物體表（biǎo）麵（miàn）反射光線至接收器進行檢測，其光（guāng）斑較小且集中，易（yì）於安裝、校（xiào）準，靈活性好，可應用於散料或液（yè）位的連（lián）續或者限位報警等;但其不適（shì）合應用於透明液體(透明液體（tǐ）容易折（shé）射光（guāng）線，導致光線無法反射至（zhì）接收器)，含泡沫或者蒸汽（qì）環境(無法穿透泡沫或者（zhě）容易受到蒸汽幹擾)，波動性液體(容易造成誤動作)，振動環境等（děng）。TDR(時域反射)/ 導波雷（léi）達/微波原（yuán）理測量：其名稱在行業內有多種不同的叫法，其具備了激光測量的好處，如：易於安裝、校準，靈活性好等，另外（wài）其更優於（yú）激光檢測，如（rú）無（wú）需重（chóng）複校準（zhǔn）和多功能輸出等，其適（shì）用於各種含泡沫的液位檢測，不（bú）受液體顏色影響（xiǎng），甚至（zhì）可（kě）應用於高（gāo）粘性（xìng）液體，受外部環境幹擾相對小，但其測量高度一般小於6米。超聲波測量：由於其原理為通過檢測超聲波發送（sòng）與反射的時間差來計算液位高度，故容易受到超聲波（bō）傳播的能量損耗影響（xiǎng）。其（qí）亦（yì）具備安裝容易、靈活性高等特點，通常可安裝於高處進行非接觸式（shì）測量。但當（dāng）使用於含蒸汽、粉層等環境時，檢測距離將會明顯縮短，不建議使用在吸波環境，如泡沫等。音叉振動測量：音叉（chā）式測量僅為開關量輸出，不能用於連續性（xìng）監控液體高度（dù）。其原理為：當液體或者散料填充兩個振動叉時，共振頻率改變時，依靠檢測頻率改變而發出開關信號。其可用於高粘度液體或者固體散料的（de）高度監控，主要為防溢（yì）報警、低液位報警等，不提供模擬量輸出，另外，多數情況下需要開孔安裝於容器側麵。　　光電折射式測量：該（gāi）檢測方式通過傳感器內部發出光（guāng）源，光源通過透明（míng）樹脂全反（fǎn）射至傳感（gǎn）器接受器，但遇到液麵時，部分光線將折射至液體，從而傳感器檢測全反射回來光（guāng）量值（zhí）的減少來（lái）監控液麵。該檢測方式便（biàn）宜，安裝、調試簡單，但（dàn）僅能應用於透明液體，同時隻輸出開關量信號。靜壓式測量：該測量方式采用安裝於底部的壓力（lì）傳感器（qì），通過（guò）檢測底部液體壓力，轉換計算出液位高（gāo）度，其底部（bù）液體壓力參考值為與頂部連通的大氣壓或者已知氣壓。該檢測方式要求采用高（gāo）精度、齊（qí）平式（shì）壓力傳感器，同（tóng）時換（huàn）算過程需要不（bú）斷進行校準（zhǔn），其優點為可檢測不受液位高度（dù）限製，但高度越高，傳感（gǎn）器精（jīng）度要求越高，長（zhǎng）時間使用或者更換液體時需（xū）要重複校準。　　電容式測量：電容式測量主要通過檢測由於液麵或者散料高度變化而導致的電容值（zhí）變化來測量料位高度。其具有多種類型，有（yǒu）可輸出模擬量的電容（róng）式液位計，液位電容式接（jiē）近開關，電容式接近開關可以安裝於容器側麵進行（háng）非接觸檢測。當選擇必須注意，電容傳感器容易受到（dào）不同的容（róng）器材質和溶液屬性影響，如塑料容器和掛料情況容易影（yǐng）響模擬量輸出的電容傳感器。　　浮球式檢測（cè）：該方式為最簡單、最古老的檢（jiǎn）測方式，價格（gé）相對便宜。主要是通過浮球的（de）上下升降來檢測液麵的變化，其為機械式檢測，檢測精（jīng）度容易受浮力（lì）影響，重複精度（dù）差，不同液體需要重新校準。不適用於（yú）粘稠性或者含雜質液體，容易造成浮球（qiú）堵塞，同時，不符合食（shí）品衛生行業的應用要（yào）求。如何選（xuǎn）擇最佳的（de）測量方式，當我們了解了不同檢測方式的優缺點以後，對於液（yè）位傳感（gǎn）器的選擇也逐漸有了清晰（xī）的概念。(具體可參考下圖表格)首先，在開始選擇之前，必須先清楚我們需要（yào）傳感器達到哪些功（gōng）能?是屬於開關量輸出還（hái）是（shì）模擬量輸（shū）出?通常開關量（liàng）/數（shù）字（zì）量輸出用於報警或者保護作用，例如灌裝時防溢報警、低液（yè）位防泵空轉保（bǎo）護等;模擬量輸出主要用於過程（chéng）控製，包括灌裝容量、液位顯示、加料速度控製等。
　　接下來，我們必須了解被測液體屬性，其中包括狀態、顏色、腐蝕（shí）性、粘稠度、是否含雜質，是否需要符合食品衛生認證?根（gēn）據我（wǒ）們的（de）需求，尋找合適的傳感器。例如：日化品乳霜的灌裝過程中，需要監控（kòng）儲液罐高、低液位，首先我們了解到（dào）乳（rǔ）霜為流體狀態（tài），有較大粘稠度，顏色為（wéi）半透明乳白（bái）色，非腐蝕性，無需食品衛生認證，按照我們要求，我們可選（xuǎn）擇的類型（xíng）有：音叉測量、TDR測量和超聲波測量。
　　然後，我們需要做最後評估，包括產品的安裝調試、應（yīng）用溫（wēn）度、壓力範圍、價格等，甚至可向供應商借用樣品測試，其（qí）中TDR和超聲波需要安（ān）裝於罐體頂部，音叉可選擇安裝於頂部或者側麵;從調試角度，音叉最簡單，TDR和超聲波次之，價格亦是。綜合（hé）評估下來，選用的優先順序為：音叉，TDR，超聲波。
　　SICK作為全（quán）球領先的傳感器（qì）生產與製造商，一直致（zhì）力（lì）為客戶提供最優和性價比最好的傳感器解決方（fāng）案。 SICK流體傳感（gǎn）器秉（bǐng）承了德國的先進生產工藝（yì），擁有完善的產品線，其中包括壓力、液位、流量和溫度的檢測，液位傳感器也覆蓋了TDR測量、音叉測（cè）量、超聲波測量、光電折（shé）射測量、靜壓測量、電容測量等，優越的性能深受客戶好評。