如何选择液位传感器和液位开关（四）

承接上节，我们从液位传感器的规格、电气规格、解决方案三个方面阐述如何选择液位传感器（液位开关）。

液位传感器规格

　　液位传感器规格用于在容器中测量液体。

• 范围的最大测量距离的传感器。 大多数传感器提供在两个或三个不同的范围。
• 罐的高度从已安装的换能器表面的距离，下降到水箱底部。
• 提升高度的换能器表面的距离从罐的顶部
• 填充高度从罐底的距离所需的最大液面高度。
• 死区面对传感器的传感器可以测量的最小距离。

液位传感器工艺规范

• 容许传感器超范围 -超量程规格限制到指定的范围内选定的超量程因子乘以匹配产品的范围内。 这使返回匹配的范围要求比需要并筛选出的产品范围更广。

　　例如 ：用户指定了一个传感器，范围从0-100。 没有超量程规范，范围0-100，0-1000，-10,000到+10,000传感器返回匹配。 50％超量程规范会过滤掉任何满量程范围大于150的传感器。

• 工艺操作条件 -有两种工艺操作条件，要考虑：
  • 最大工作压力 -最大的材料，器件的额定工作压力。
  • 材料的温度范围 -最大材料器件的额定温度为。

• 安装方式 -安装被定义为侧面安装、顶部安装、底部安装。 安装传感器依赖于容器的特征，包括传感器为接触式或非接触式的测量。

电气规格

• 通讯接口有两个基本的通信接口：
  • 串行 -串行通信手段，通过一条线一个序列（一个接一个）的方式发送数据位。 进一步的数据可以被发送的串行通信的优点，电缆的连接是简单的，并使用更少的电线。 如通用串行总线（USB），RS232或RS485串行接口使用串行通信协议。
  • 并行并行通信装置，一个数据位的数量在同一时间被发送。 更多信息可快速地和更可靠地发送，但处理时间较长。 并行接口使用一个并行通信协议，如通用接口总线（GPIB）。
     
• 仪表 -在用户界面的仪器选件方面，液位传感器可能具有
  • 非电气的视觉或音频输出非电气的视觉指标，如一个简单的数据，或咔嗒声。 非电气的视觉效果具有廉价和最简单的使用和安装，但他们是受用户阅读水平的错误。
  • 使用一个模拟仪表用针或一个LED指示器，以确定在系统中的流体的水平的指标。
  • 数显装置 ，配有数字或应用的具体读数。 这些显示屏容易阅读，可以显示显着的数字。
  • 其中包括阴极射线管和平板显示器的视频显示终端（VDT）。
     
• 液位传感器选择输出选项包括：
  • 模拟电压信号
  • 模拟电流信号
  • 频率/调制的频率
  • 报警或视觉指示器

液位传感器应用解决方案

　　在各种各样的应用中，一级的监测是很重要的。 任何工业过程中涉及的填充或存储液体的罐或容器中，使用的水平传感器将更加有利。 液位传感器是过程控制系统的重要组成部分，管理存储大桶或反应器的流入和流出的流速。

　　液位传感器可用于不同水平感应和报警、泄漏检测、溢出截流，监管水平不同媒体之间的接口。 可应用于制造、食品饮料、化工、医药、海洋、医疗、燃料/能源管理等行业。

核（辐射）传感器

　　核传感器是一种非常有效的解决方案，但其费用和特殊的使用要求通常使该技术成为最后的选择。其方案很简单：将γ射线的发射源放置在容器的一边。传感器安装在触电式液位度数的另一边。容器中固体或液体填充物以一种可预见的方式吸收γ射线，从而使确定液位。测量的精确度取决于传感器的数量，所以它通常用于高和低限警报。

　　辐射传感器没有任何介质方面 的要求，也不需要穿透罐壁，因此它非常适用于高压高温环境、高价值的产品，以及对现有装置的其他任何方式改造都不可用的情况。然而，使用能够穿透一般不锈 钢储罐的放射源需要有专门的执照和受过专业培训的操作人员，所以这种方法前必须慎重考虑。

机电解决方案

　　这些方案有一个共同要素，即各种类型的可移动部件，可能是在液体表面的浮标，也可能是必须穿越被测量物的装置。

　　浮标—只要液体中没有什么可能干扰浮标运动的杂质，利用浮标是一种简单可靠的液位测量方法。许多阀门、开关和编码器由浮标启动，它能提供小范围的触点式液位或连续读数。

　 　一些最专业的连续测量浮标设计利用了磁致伸缩传感技术。浮标是环形的，可卡在波导管外面。该波导管可以长达50英尺（15米），所以只有较大的罐才能使 用。浮标中含有可中断一个电子脉冲传送到波导的永磁。该仪器可以测量中断点，并具有相当好的精度和可重复性，通常<±.001in。一旦完成安装并 设定，无需额外标定要求。

　　磁致伸缩技术对于无线通讯来说意义非凡，脉冲反应的速度极快，因此电量的消耗最小。

　　波导可以支持两个浮标，从而使磁致伸缩成为仅有的几种用一台设备即可连续测量混合液体层（如水顶油）的技术之一。

　　振动和桨轮—这两种触点液位方法有些类似：它们都需要插入探头进入内部。振动探头插入类似音叉的装置到可由压电晶体引起连续振动的材料中。如果探头没有被埋在罐内物质中，它可以自由地振动；而如果探头是深陷其中，它就不可能正常振动，该机构由此识别并发送相应信号。

　　同样，浆轮利用轴上机电桨片或旗形片连接一个小马达。如果深陷入固体产品，浆轮不能转动并发送信号。当罐内物质排出，浆轮就能转动。上述两种方法都是侵入性的，容易损害罐内物质。

　 　压力—与质量测量（称罐重）一样，压力和压差法通过测量压头在罐底（或仪表所在位置）确定液位。如果罐体向大气排空，一个简单的压力表是足够了。但是， 如果罐体是封闭并且可以加压或减压，底部及顶部开放空间之间的差压读数将自补偿任何内部和大气的压差。这种方法行之有效，但它需要额外的管路。

电子探头

　　当触点式液位测量足够满足要求，同时接触介质是允许的，电容和电导探头就能提供简便而可靠的解决方案。

　　电导式探头是一种简单的、能提供导电液体的触点式液位读数的测量装置。通常采用两个或更多的电导式探头组来测量高低液位。如果是液体是非导电的，就必须使用另一种方法。

　 　电容式探头根椐多电极探头周围电容的改变来确定固体或液体物质的存在。射频电流输入电极，就可基于接触介质的介电值来测量电容的改变。有些设计可以确定 介质的介电值，这意味着它们可以区分不同的填充物。举例来说，处在石油中的探头与在水中的探头将有不同的读数。这可以帮助处理罐中同时存在一种以上介质的 情况。

　　有些电容式传感器可以在非金属罐壁外侧工作，在获得触点式液位信号的同时，避免了穿透或接触介质。这种传感器可以紧靠罐壁安 装，或在非金属管道外绕上一圈。如果是金属罐，传感器可以放在透明的玻璃杯或用塑料管材制成的罐井上。电容式传感器特别适用于大多数固体介 质如含氯洗涤剂，会覆盖内罐壁从而改变塑 料的性质。这会使一些电容式传感器获取错误的信号，但更先进的设备就能不受其影响。

　　热探头需要插入罐中使用。它们利用一个小电热元件加热周围一小部分空间，并测量其温度的升高。如果探头周围没有液体，温度的升高相对较大。但是，如果探头周围有液体，热量会逐渐消散，温度相对就会低得多。

　　光束传感器能感应光束发射器和接收器之间的障碍。固体或液体物质的存在反射或驱散光束，从而表明物质的存在。如介质吸收光束或被光穿透的能力过强，这项技术就无法显示正确信息。

称重

　　确定罐内含量最简单和最可靠的方法之一是称重。这种方法是唯一给出实际质量读数而不需依靠罐内尺寸的方法。置于罐下的负载单元能够减去空机重量后确定其含 量。这项工作适合任何类型的含量。如果没有来自管道或其它连接的干扰，该方法可以非常精确。实际操作中不同尺寸的容器会有不同的限制，但这种显而易见的办 法不应被忽略。

　　如果这种方法被证实不可行，那么其它任何方法都会将事情变得更为复杂，而是否可行也取决于各种限制和需求的综合考虑。

　 　选择液位传感技术最大的决定因素是罐内储存的物质，也就是被测量物。为了本次讨论，我们定义液体为能形成稳定水平面并通过管道流入流出的物质。固体可能 有一定的流动性，但不一定会形成稳定的表面，也不会溢出罐体。粘稠或含有较重固体物质的液体，其性状可能表现更像是固体物质。

　　以下是 液位测量技术的纲要，以及与专栏中推荐的应用方法的比较。注意：连续式测量可以被用来实现触点式液位的功能，而多触点式液位测量也可以一定程度上提供有效 的连续数据，虽然称不上精确。当然，应用专栏和以下技术介绍都不可能涵盖全部现状。有些实用方法没有一种介绍提到过，而任何一个常规说明中都可能会有例 外。

未完待续，下回分解。