物位傳感器及其應(yīng)用

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摘要：目前，開(kāi)關(guān)式物位傳感器比連續(xù)式物位傳感器應(yīng)用得廣。它主要用于過(guò)程自動(dòng)控制的門限、溢流和空轉(zhuǎn)防止等。連續(xù)式物位傳感器主要用于連續(xù)控制和倉(cāng)庫(kù)管理等方面，有時(shí)也可用于多點(diǎn)報(bào)警系統(tǒng)中。下面介紹幾種實(shí)用化的物位     目前，開(kāi)關(guān)式物位傳感器比連續(xù)式物位傳感器應(yīng)用得廣。它主要用于過(guò)程自動(dòng)控制的門限、溢流和空轉(zhuǎn)防止等。連續(xù)式物位傳感器主要用于連續(xù)控制和倉(cāng)庫(kù)管理等方面，有時(shí)也可用于多點(diǎn)報(bào)警系統(tǒng)中。下面介紹幾種實(shí)用化的物位傳感器及應(yīng)用。

    1、電容式物位傳感器電容式物位傳感器有兩個(gè)導(dǎo)體電極（通常把容器壁作為一個(gè)電極），由于電極間是氣體、流體或固體而導(dǎo)致靜電容的變化，因此可以敏感物位。它的敏感元件有三種形式，即棒狀、線狀和板狀，其工作溫度、壓力主要受絕緣材料的限制。電容式物位傳感器可以采用微機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整靈敏度，并且具有自診斷的功能，同時(shí)能夠檢測(cè)敏感元件的破損、絕緣性的降低、電纜和電路的故障等，并可以自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)高可靠性的信息傳遞。由于電容式物位傳感器無(wú)機(jī)械可動(dòng)部分，且敏感元件簡(jiǎn)單，形狀和結(jié)構(gòu)的自由以大，操作方便，因此，它是應(yīng)用最廣的一種物位傳感器。

    2、浮于自動(dòng)平衡式物位傳感器這種傳感器通過(guò)檢測(cè)平衡浮子浮力的變化來(lái)進(jìn)行液位的測(cè)量。它可以配備微機(jī)，使之具有自檢、自診斷和遠(yuǎn)傳的功能，利用它可以高精度地測(cè)量大跨度的液位。

    3、壓力式物位傳感器一般采用半導(dǎo)體膜盒結(jié)構(gòu)，利用金屬片承受液體壓力．通過(guò)封入的硅油導(dǎo)壓傳遞給半導(dǎo)體應(yīng)變片進(jìn)行液位的測(cè)量。由于固態(tài)壓力傳感器（壓阻電橋式）性能的提高和微處理技術(shù)的發(fā)展，壓力式物位傳感器的應(yīng)用愈來(lái)愈廣。近年來(lái)．已經(jīng)研制出了體積小、溫度范圍寬、可靠性好、精度高的壓力式物位傳感器，同時(shí)，其應(yīng)用范圍也不斷地拓寬。

    4、超聲波物位傳感器它是一種非接觸式的物位傳感器，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。其工作原理是，工作時(shí)向液面或粉體表面發(fā)射一束超聲波，被其反射后，傳感器再接收此反射波。設(shè)聲速一定，根據(jù)聲波往返的時(shí)間就可以計(jì)算出傳吸器到液面（粉體表面）的距離，即測(cè)量出液面（粉體表面）位置。其敏感元件有二種，一種是由線圈、磁鐵和膜構(gòu)成的，另一種是由壓電式磁致伸縮材料構(gòu)成的。前者產(chǎn)生的是10KHz的超聲波，后者產(chǎn)生的是20~40Khz的超聲波。超聲波的頻率愈低，隨著距離的衰減愈小，但是反射效率也小。因此，應(yīng)根據(jù)測(cè)量范圍、物位表面狀況和周圍環(huán)境條件來(lái)決定所使用的超聲波傳感器。高性能的超聲波物位傳感器由微機(jī)控制。以緊湊的硬件進(jìn)行特性調(diào)整和功能檢測(cè)。它可以準(zhǔn)確地區(qū)別信號(hào)波和噪聲，因此，可以在攪拌器工作的任況下測(cè)量物位。此外，在高溫或吹風(fēng)時(shí)也可檢測(cè)物位，特別是可以檢測(cè)高粘度液體和粉狀體的物位5、激光式物位傳感器它是一種性能優(yōu)良的非接觸式高精度物位傳感器。其工作原理與超聲波物位傳感器相同，只是把超聲波換成光波。激光束很細(xì)，作為物位傳感器時(shí)，即使物位表面極其粗糙，其反射波束也不過(guò)加寬到20mm，但這仍是激光式物位傳感器可以接收的范圍內(nèi)、激光式物位傳感器一般采用近紅外光。它是把光流發(fā)射出的激光利用半透射反射鏡處理。一部分作為基準(zhǔn)參考信號(hào)輸入時(shí)間變送器，另一部分通過(guò)半透射反射鏡的激光經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)處理成為一定寬度的平行光束照射在物體面上。反射波到達(dá)傳感器接收部再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。因?yàn)閺恼丈涞浇邮艿臅r(shí)間很短，所以利用取樣電路擴(kuò)大成毫微秒數(shù)量級(jí)，便于信號(hào)處理，進(jìn)行時(shí)間的測(cè)量。利用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，變?yōu)閿?shù)字顯示物位值的模擬輸出信號(hào)，再利用軟件檢測(cè)信號(hào)的可靠件，如果測(cè)定系統(tǒng)出現(xiàn)故障則報(bào)警。這種傳感器可應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)連續(xù)鑄造裝置的砂型鐵水液位高度測(cè)量。同時(shí)，它還可以應(yīng)用于狹窄開(kāi)口容器以及高溫、高精度的液面檢測(cè)。

    此外，近年來(lái)隨著高科技的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)字式智能化的物位傳感器，它是一種先進(jìn)的數(shù)字式物位測(cè)量系統(tǒng)。將其測(cè)量部件技術(shù)與微處理器的計(jì)算功能結(jié)合為一體，使得物位測(cè)量?jī)x器|儀表至控制儀表成為全數(shù)字化系統(tǒng)。數(shù)字式智能化物位傳感器的綜合性能指標(biāo)、實(shí)際測(cè)量準(zhǔn)確度比傳統(tǒng)的模擬式物位傳感器提高了3－5倍。總之，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展．物位傳感器的形式將會(huì)多種多樣，其形式應(yīng)以非接觸式為研制重點(diǎn)。其發(fā)展方向是通過(guò)廣泛應(yīng)用微機(jī)等高新電子技術(shù)來(lái)獲得全面性能的進(jìn)一步提高，同時(shí)還要向著小型化、智能化、多功能化的方向發(fā)展。