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幾種常見液位開關的原理
2019-10-22
液位開關是目前較為常見的一種液位測量儀表，廣泛應用于工業(yè)、食品、醫(yī)藥、石油等行業(yè)。但由于各個行業(yè)的工況復雜多樣，對液位開關的需求也各不相同，為滿足需求，市場上也有各種不同的液位開關與之相適應。目前，比較常見的液位開關有：音叉液位開關、浮球液位開關、光電液位開關、電極式液位開關等。盡管同為液位開關，但其工作原理卻大相徑庭。下面，就幾種常見的液位開關的原理介紹如下，希望對儀表用戶有所幫助。
在實際應用中，為能將音叉伸到罐內(nèi)，通常使用法蘭或者帶螺紋的工藝接頭將音叉液位開關安裝在罐體的側(cè)面或頂部。
2．浮球液位開關
浮球液位開關的結(jié)構(gòu)是基于浮力和靜磁場原理設計的，帶有磁體的浮球（簡稱浮球）在被測介質(zhì)中的位置受浮力作用影響，液位的變化會導致磁性浮子位置的變化。浮球中的磁體和傳感器（磁簧開關）作用，產(chǎn)生開關信號。
3．超聲波液位開關
利用超聲波在空氣和液體中的傳播特性來檢測液體的液位。由于換能器表面材料的聲阻抗(聲阻抗Z=密度ρ*聲速C)與空氣的聲阻抗相差巨大，聲波在空氣中的發(fā)射、接收困難；而且聲波在氣體中傳播時的衰減也比液體中大得多，因此，聲波在空氣中傳播時幾乎沒有信號，但在液體中傳播的信號卻很強。通過檢測聲波接收信號的大小或強度可以用來檢測液位。
4．阻旋式液位開關
物料對旋轉(zhuǎn)葉片的阻旋作用，使開關的過負載檢測器動作，繼電器發(fā)出通、斷開關式信號，從而使外接控制電路發(fā)出報警信號，同時控制給料機。當開關作為高位控制時，在物料觸及葉片的情況下，開關發(fā)出報警信號，同時停止給料機。當開關作為低位控制時，在物料離開葉片的情況下，開關發(fā)出報警信號，同時啟動給料機。
5．射頻導納液位開關
射頻導納物位控制技術(shù)是一種從電容式物位控制技術(shù)發(fā)展起來的，防掛料、更可靠、更準確、適用性更廣的物位控制技術(shù)，“射頻導納”中“導納”的含義為電學中阻抗的倒數(shù)，它由阻性成分、容性成分、感性成分綜合而成，而“射頻”即高頻，所以射頻導納技術(shù)可以理解為用高頻測量導納。
高頻正弦振蕩器輸出一個穩(wěn)定的測量信號源，利用電橋原理，以精確測量安裝在待測容器中的傳感器上的導納，在直接作用模式下，儀表的輸出隨物位的升高而增加。
射頻導納技術(shù)與傳統(tǒng)電容技術(shù)的區(qū)別在于測量參量的多樣性、驅(qū)動三端屏蔽技術(shù)和增加的兩個重要的電路。射頻導納技術(shù)由于引入了除電容以外的測量參量，尤其是電阻參量，使得儀表測量信號信噪比上升，大幅度地提高了儀表的分辨力、準確性和可靠性、測量參量的多樣性，也有力地拓展了儀表的應用范圍。
6．電容式液位開關
電容式液位開關是根據(jù)固體物料的物位高低變化導致探頭被覆蓋區(qū)域大小發(fā)生變化，從而導致電容值發(fā)生變化，探頭與罐壁（導電材料制成）構(gòu)成一個電容。當探頭處于空氣中時，測量到的是一個小數(shù)值的初始電容值。當罐體中有物料注入時，電容值將隨探頭被物料所覆蓋區(qū)域面積的增加而相應地增大，開關狀態(tài)也發(fā)生變化。
7．外測液位開關
外測液位開關是一種利用“變頻超聲波技術(shù)”實現(xiàn)的非接觸式液位開關，在各種液體的液體檢測中應用廣泛。其測量探頭安裝在容器外壁上，屬于一種從罐外檢測液位的完全非接觸檢測儀表。儀表測量探頭發(fā)射超聲波，并檢測其在容器壁中的余振信號，當液體漫過探頭時，此余振信號的幅值會變小，這個改變被儀表檢測到后輸出一個開關信號，達到液位報警的目的。
8．電子式液位開關
電子式液位開關的工作電壓是DC 5～24V，通過內(nèi)置電子探頭對液位進行檢測，再由芯片對檢測到的信號進行處理，當被測液體的液位到達動作點時，輸出DC 5～24V，可以直接與PLC配合使用或者與控制板配合使用，從而實現(xiàn)對液位的控制。
9．電極式液位開關
電極式液位開關是利用液體的導電性來監(jiān)測液位的高低，解釋接觸到棒極，便會導電從而輸出報警信號。該液位開關可多點控制，控制位置由客戶需求而定，具有突破保護功能，可有效防止突波干擾，不過電極式液位開關僅適用于導電液體，且液體不能有揮發(fā)性。
10．光電液位開關
光電液位開關利用光線的折射及反射原理工作，當使用紅外線探測時，光線在兩種不同介質(zhì)的分界面將產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。當被測液體處于高位時則被測液體與光電開關形成一種分界面，當被測液體處于低位時，則空氣與光電開關形成另一種分界面，這兩種分界面使光電開關內(nèi)部光接收晶體所接收的反射光強度不同，即對應兩種不同的開關狀態(tài)。
1．音叉液位開關
音叉液位開關是通過安裝在基座上的一對壓電晶體使音叉在一定共振頻率下振動，當音叉液位開關的音叉與被測介質(zhì)相接觸時，音叉的頻率和振幅將改變，音叉液位開關的這些變化由智能電路檢測、處理并將之轉(zhuǎn)換為一個開關信號，達到液位報警或控制的目的。在實際應用中，為能將音叉伸到罐內(nèi)，通常使用法蘭或者帶螺紋的工藝接頭將音叉液位開關安裝在罐體的側(cè)面或頂部。
2．浮球液位開關
浮球液位開關的結(jié)構(gòu)是基于浮力和靜磁場原理設計的，帶有磁體的浮球（簡稱浮球）在被測介質(zhì)中的位置受浮力作用影響，液位的變化會導致磁性浮子位置的變化。浮球中的磁體和傳感器（磁簧開關）作用，產(chǎn)生開關信號。
3．超聲波液位開關
利用超聲波在空氣和液體中的傳播特性來檢測液體的液位。由于換能器表面材料的聲阻抗(聲阻抗Z=密度ρ*聲速C)與空氣的聲阻抗相差巨大，聲波在空氣中的發(fā)射、接收困難；而且聲波在氣體中傳播時的衰減也比液體中大得多，因此，聲波在空氣中傳播時幾乎沒有信號，但在液體中傳播的信號卻很強。通過檢測聲波接收信號的大小或強度可以用來檢測液位。
4．阻旋式液位開關
物料對旋轉(zhuǎn)葉片的阻旋作用，使開關的過負載檢測器動作，繼電器發(fā)出通、斷開關式信號，從而使外接控制電路發(fā)出報警信號，同時控制給料機。當開關作為高位控制時，在物料觸及葉片的情況下，開關發(fā)出報警信號，同時停止給料機。當開關作為低位控制時，在物料離開葉片的情況下，開關發(fā)出報警信號，同時啟動給料機。
5．射頻導納液位開關
射頻導納物位控制技術(shù)是一種從電容式物位控制技術(shù)發(fā)展起來的，防掛料、更可靠、更準確、適用性更廣的物位控制技術(shù)，“射頻導納”中“導納”的含義為電學中阻抗的倒數(shù)，它由阻性成分、容性成分、感性成分綜合而成，而“射頻”即高頻，所以射頻導納技術(shù)可以理解為用高頻測量導納。
高頻正弦振蕩器輸出一個穩(wěn)定的測量信號源，利用電橋原理，以精確測量安裝在待測容器中的傳感器上的導納，在直接作用模式下，儀表的輸出隨物位的升高而增加。
射頻導納技術(shù)與傳統(tǒng)電容技術(shù)的區(qū)別在于測量參量的多樣性、驅(qū)動三端屏蔽技術(shù)和增加的兩個重要的電路。射頻導納技術(shù)由于引入了除電容以外的測量參量，尤其是電阻參量，使得儀表測量信號信噪比上升，大幅度地提高了儀表的分辨力、準確性和可靠性、測量參量的多樣性，也有力地拓展了儀表的應用范圍。
6．電容式液位開關
電容式液位開關是根據(jù)固體物料的物位高低變化導致探頭被覆蓋區(qū)域大小發(fā)生變化，從而導致電容值發(fā)生變化，探頭與罐壁（導電材料制成）構(gòu)成一個電容。當探頭處于空氣中時，測量到的是一個小數(shù)值的初始電容值。當罐體中有物料注入時，電容值將隨探頭被物料所覆蓋區(qū)域面積的增加而相應地增大，開關狀態(tài)也發(fā)生變化。
7．外測液位開關
外測液位開關是一種利用“變頻超聲波技術(shù)”實現(xiàn)的非接觸式液位開關，在各種液體的液體檢測中應用廣泛。其測量探頭安裝在容器外壁上，屬于一種從罐外檢測液位的完全非接觸檢測儀表。儀表測量探頭發(fā)射超聲波，并檢測其在容器壁中的余振信號，當液體漫過探頭時，此余振信號的幅值會變小，這個改變被儀表檢測到后輸出一個開關信號，達到液位報警的目的。
8．電子式液位開關
電子式液位開關的工作電壓是DC 5～24V，通過內(nèi)置電子探頭對液位進行檢測，再由芯片對檢測到的信號進行處理，當被測液體的液位到達動作點時，輸出DC 5～24V，可以直接與PLC配合使用或者與控制板配合使用，從而實現(xiàn)對液位的控制。
9．電極式液位開關
電極式液位開關是利用液體的導電性來監(jiān)測液位的高低，解釋接觸到棒極，便會導電從而輸出報警信號。該液位開關可多點控制，控制位置由客戶需求而定，具有突破保護功能，可有效防止突波干擾，不過電極式液位開關僅適用于導電液體，且液體不能有揮發(fā)性。
10．光電液位開關
光電液位開關利用光線的折射及反射原理工作，當使用紅外線探測時，光線在兩種不同介質(zhì)的分界面將產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。當被測液體處于高位時則被測液體與光電開關形成一種分界面，當被測液體處于低位時，則空氣與光電開關形成另一種分界面，這兩種分界面使光電開關內(nèi)部光接收晶體所接收的反射光強度不同，即對應兩種不同的開關狀態(tài)。
TAGS : 音叉液位開關
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