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液位傳感器在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中的挑戰(zhàn)及其原理

時(shí)間:2021-01-13 點(diǎn)擊次數(shù):

液位檢測(cè)與監(jiān)控在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中一直起著比較重要的作用,在食品、飲料、日化、醫(yī)藥、半導(dǎo)體等行業(yè),各種機(jī)械設(shè)備的冷卻潤(rùn)滑等方面,液位檢測(cè)與監(jiān)控直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量,甚至關(guān)系到生產(chǎn)過程能否順利進(jìn)行。此外,由于液位檢測(cè)環(huán)境的復(fù)雜性和多變性,傳感器的應(yīng)用也面臨著諸多挑戰(zhàn)。

與此同時(shí),隨著自動(dòng)化程度的提高,為保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性,生產(chǎn)過程由人工直接監(jiān)控干預(yù)的時(shí)代也已經(jīng)遠(yuǎn)去了,傳感器的重要性也越來越突出,并越來越多地被應(yīng)用到程序系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,不再是單純的機(jī)械、粗略的監(jiān)控;因此,它除了要求檢測(cè)的可靠性、穩(wěn)定性外,還要求安裝、調(diào)試的簡(jiǎn)單化,尺寸的小型化,應(yīng)用的多樣化。

此外,由于液位檢測(cè)環(huán)境的復(fù)雜性和多變性,傳感器的應(yīng)用也面臨著諸多挑戰(zhàn)。如:高粘度液體高度檢測(cè),含雜質(zhì)廢水液位監(jiān)測(cè),泡沫液位高度測(cè)量,腐蝕性液體高度報(bào)警等。當(dāng)前,市場(chǎng)上針對(duì)不同的應(yīng)用提供了多種有效的解決方案,但是如何選擇合適的,高性價(jià)比的傳感器卻一直令工程師們頭疼。

普通水平探測(cè)方法:

在選擇合適的液位傳感器時(shí),不僅要了解被測(cè)液體的性質(zhì)和狀態(tài),還要了解不同檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn),以便選擇適合的方法。下面是目前市場(chǎng)上常用的檢測(cè)方法。

激光器測(cè)量:基于光學(xué)檢測(cè)原理的激光類傳感器,通過物體表面反射光到接收器,光斑較小且集中,易于安裝和校準(zhǔn),靈活性好,可用于散料或液位連續(xù)報(bào)警或限位報(bào)警等;但不適用于透明液體(透明液體易折射光,導(dǎo)致光線無法反射到接收器)、泡沫環(huán)境或蒸汽環(huán)境(難以穿透泡沫或易受蒸汽干擾)、波動(dòng)液體(易造成誤動(dòng)作)和振動(dòng)環(huán)境等。

反射TDR/導(dǎo)波雷達(dá)/微波原理測(cè)量:TDR在工業(yè)中有許多不同的叫法,它具有激光測(cè)量的優(yōu)點(diǎn),例如:易于安裝、校驗(yàn),靈活性好等,此外它比激光檢測(cè)更好,無需重復(fù)校驗(yàn)和多功能輸出等,它適用于各種液位泡沫的檢測(cè),不受液體顏色的影響,甚至適用于高粘度液體,受外界環(huán)境干擾較小,但其測(cè)量高度一般小于6米。

超聲測(cè)量:由于它是通過探測(cè)超聲發(fā)射和反射之間的時(shí)間間隔來計(jì)算液面高度的,所以在超聲傳播中很容易受到能量損失的影響。它還具有安裝方便,靈活性高的特點(diǎn),通??梢园惭b在高度較高的地方,用于非接觸測(cè)量。但是在含蒸汽、粉料等環(huán)境中使用時(shí),探測(cè)距離會(huì)明顯縮短,不推薦在吸收環(huán)境中使用,如泡沫等。

聲叉測(cè)振:聲叉測(cè)振只用于開關(guān)的量輸出,不能用于連續(xù)監(jiān)測(cè)液體高度。該方法的原理是:當(dāng)液體或散料充滿兩個(gè)振動(dòng)叉時(shí),諧振頻率發(fā)生變化,通過檢測(cè)頻率的變化來發(fā)出開關(guān)信號(hào)。它可以對(duì)高粘度液體或固體散料進(jìn)行高度監(jiān)測(cè),主要有防溢報(bào)警,低液位報(bào)警等,不提供模擬量輸出,另外,在大多數(shù)情況下需要在容器側(cè)面開孔安裝。

光折射式測(cè)量:光通過傳感器內(nèi)部發(fā)射光源,光通過透明樹脂反射到傳感器接收端,但是當(dāng)光反射到液體表面時(shí),部分光折射到液體表面,使傳感器檢測(cè)到全反射回來的光量減少,從而監(jiān)測(cè)液體表面。這種檢測(cè)方式成本低,安裝、調(diào)試簡(jiǎn)單,但只能用于透明液體,同時(shí)只能輸出開關(guān)量信號(hào)。

靜壓力測(cè)量法:采用一種安裝在底部的壓力傳感器,通過對(duì)底部液體壓力的檢測(cè),將壓力轉(zhuǎn)換計(jì)算出液面高度,其底部液體壓力的參考值是與頂部連接的大氣壓或已知的氣壓。這種檢測(cè)方式要求使用高精度的齊平壓力傳感器,同時(shí)轉(zhuǎn)換過程需要連續(xù)的標(biāo)定,它的優(yōu)點(diǎn)是不受液位高度的限制,但是標(biāo)定高度越高,傳感器的精度要求就越高,在長(zhǎng)期使用或更換液體時(shí),需要反復(fù)標(biāo)定。

電容量測(cè)量:電容量測(cè)量主要是通過測(cè)量由液面或散料高度變化引起的電容值變化來測(cè)量料位高度。它有多種類型,具有可輸出模擬量的電容式液位計(jì)、電容式液位接近開關(guān)、電容式接近開關(guān)可安裝在容器的一端,用于非接觸檢測(cè)。在選材時(shí)要注意,電容傳感器易受不同容器材料和溶液性質(zhì)的影響,如塑料容器和掛料等,對(duì)模擬量輸出有很大影響。

浮球檢測(cè):這種方法是最簡(jiǎn)單和最古老的,而且價(jià)格比較便宜。采用機(jī)械檢測(cè)法,主要通過浮球的上下升降來檢測(cè)液面的變化,易受浮力的影響,重復(fù)精度差,不同液體需重新校準(zhǔn)。不可用于粘稠或含有雜質(zhì)的液體,易引起浮球堵塞,同時(shí),不符合食品衛(wèi)生行業(yè)的應(yīng)用要求。

在了解了各種檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)之后,相信您對(duì)于液位傳感器的選擇也逐漸有了一個(gè)清晰的概念。在開始選擇前,首先要清楚的是,我們需要傳感器達(dá)到什么效果?是否屬于開關(guān)數(shù)量輸出或模擬數(shù)量輸出?開關(guān)/數(shù)字量輸出通常用于報(bào)警或保護(hù)作用,如灌裝時(shí)的防溢報(bào)警,低液位防泵空轉(zhuǎn)保護(hù)等;模擬量輸出主要用于過程控制,包括灌裝容量,液位顯示,加料速度控制等。

深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司是生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度傳感器的廠家。已研發(fā)生產(chǎn)傳感器、變送器/放大器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達(dá)千余種,并已獲得多項(xiàng)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán);產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于多種新型和智能化高端領(lǐng)域。如您剛好有需求,可直接聯(lián)系本站客服咨詢購買。

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