簡述幾種液位計的特點與實際應(yīng)用

視鏡是用于監(jiān)控庫存或處理罐中的狀態(tài)水平的手動方法，因此它仍然是廣泛行業(yè)的首選方法。由于采用了成本較低的儲罐計量指示器和液位傳感器，因此便于實時監(jiān)控以降低庫存成本并提高過程效率。集成電子設(shè)備可實現(xiàn)先進的傳感器控制，可顯著降低成本效益，現(xiàn)在可通過傳統(tǒng)的硬連線或無線通信方式隨時使用。

雖然當今的系統(tǒng)控制和維護工程師可以使用大量測量技術(shù)，但業(yè)務(wù)的一個事實仍未改變 - “購買技術(shù)上可接受的，成本較低的技術(shù)，以正確可靠地完成工作。”水平測量方法包括但不是僅限于：

磁翻板液位計浮子 - 這些裝置在簡單的浮力基礎(chǔ)上運行，并且對于過程測量是有用的，其中與感興趣的材料接觸不是主要問題。浮子較近已經(jīng)轉(zhuǎn)向磁性技術(shù)，這提高了性能，但同時增加了成本。然而，浮子涉及移動部件，這可能會在某些條件或材料下產(chǎn)生可靠讀數(shù)的風(fēng)險。

磁翻板液位計 - 這些裝置類似于浮子，因為它們與被測材料接觸，但它們往往依賴于使用輔助柱的強永磁體。這使得當浮子移動時，高度位置的變化由磁化梭子傳遞。磁力計可以圍繞流體比重進行優(yōu)化，并且能夠處理高壓和高溫。

靜壓裝置 - 這些裝置通常以壓差為原理，非常受歡迎。它們被認為是準確的，但必須浸沒在被監(jiān)測的容器中才能工作。有多種這樣的裝置可供選擇，包括置換器，起泡器型，以及較常見的壓力傳感器。為了準確起見，正確的校準和設(shè)置條件非常重要。靜壓裝置以適中的價格提供廣泛的測量和出色的精度水平。

雷達液位變送器 - 這些設(shè)備通常通過空氣或?qū)РāＫ鼈兣c其他聲波技術(shù)類似，微波被傳送到目標并反射回傳感器天線。測量往返時間以獲取距離。空氣雷達技術(shù)以其遠距離，相對長的死區(qū)，高設(shè)備成本以及使用頂空蒸汽的能力而著稱。在某些情況下，空中雷達可能表現(xiàn)出與發(fā)散相關(guān)的結(jié)構(gòu)干擾，并且設(shè)置可能變得乏味。除了成本之外的這些問題可以通過導(dǎo)波技術(shù)得到緩解，其中信號沿著與目標材料接觸的剛性探針傳播。

磁翻板液位計遠傳傳感器-該傳感器以捆綁的形式固定在磁翻板液位計或頂裝式磁性浮球液位計的主導(dǎo)管外側(cè)，使其處于液位計同一磁耦系統(tǒng)中，當磁性浮子隨液位上下移動時，對應(yīng)液位位置的干簧芯片組受浮子內(nèi)磁場的作用而動作，電阻鏈阻值發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換模塊將變化的電阻信號轉(zhuǎn)換成二線制4～20mADC標準信號輸出，該信號可方便地與微電腦工業(yè)智能控制儀配套使用，或接其它二次儀表，從而達到顯示、控制、調(diào)節(jié)和報警的目的。

電容傳感器 - 這些傳感器的功能是基于所確定的流體具有介電常數(shù)并且電容變化隨液位變化的假設(shè)。測量由非絕緣棒或絕緣棒產(chǎn)生，參考目標材料或參考探針或靶材料。當電容發(fā)生變化時，可以建立相應(yīng)的電平變化。

超聲波液位傳感器 - 這些非接觸式設(shè)備因其易于使用，技術(shù)能力的混合以及較低的總體擁有成本而早已為各種行業(yè)的主力設(shè)備所熟知。在概念上類似于空氣雷達的超聲波傳感器傳播來自壓電傳感器的超聲波脈沖，該壓電傳感器轟擊測量目標并被反射回來。測量聲音的往返時間速度，其通常在40kHz至300kHz的范圍內(nèi)，以確定到物體的距離。傳感器具有溫度補償功能，通常用于空氣氣氛。然而，它可以在存在基于化學(xué)濃度的特定頂空蒸氣的情況下有效地起作用。

連續(xù)監(jiān)測或超聲波液位測量控制常見于水，柴油，糊狀物和固體材料粉末，化學(xué)液體，顆�；蛏⒀b產(chǎn)品。通常稱為空氣傳感器，超聲波傳感器或液位變送器，該技術(shù)可靠且成本低。Sonic技術(shù)仍然是化學(xué)品，農(nóng)業(yè)，采礦以及水和廢水應(yīng)用的首選液位測量方法。

液位測量選擇器
超聲波傳感器可根據(jù)較適合任何給定應(yīng)用的工作頻率進行分組。由于波長是確定較佳測距能力的重要因素，因此短距離應(yīng)用（如較小的水箱，垃圾箱和手提箱）只需要超過6到7英尺（2米）的距離，但也需要一個只有幾英寸的短死區(qū)。對于這種短距離應(yīng)用，適當?shù)墓ぷ黝l率如150 kHz是較佳的。對于中等范圍的應(yīng)用，例如，更接近90kHz的20英尺（6米）操作是優(yōu)選的。通常，通過將頻率降低到40到50 kHz，可以實現(xiàn)長達30英尺甚至50英尺的更長距離。但是，頻率不是較好的的因素。其他考慮因素，如光束聚焦，聲壓和傳感器控制算法，在設(shè)計中起著重要作用。從應(yīng)用的角度來看，目標材料是主要因素。下表概述了哪些技術(shù)較佳使用位置。

MAT超聲波液位傳感器的油箱安裝指南
目的
本節(jié)有助于為MAT超聲波液位傳感器選擇適當?shù)陌惭b位置，因為安裝不正確可能會導(dǎo)致測量結(jié)果不準確。

概觀
使用MAT超聲波液位傳感器時，會發(fā)出一束窄的超聲波聲音，它會從水箱中的液體表面反射回來并返回傳感器（圖1）。通過測量從傳輸?shù)穆曇裘}沖傳播到液體表面然后返回傳感器所需的時間量來確定到液體的距離。

圖1.顯示安裝在罐上的傳感器的圖示，該傳感器傳輸從液體表面反射的錐形超聲波束。

為了獲得精確的液位測量，傳感器應(yīng)正確安裝在水箱上，使液體表面的回波返回傳感器，聲束路徑中的物體不會產(chǎn)生“虛假回波”。

以下段落討論了應(yīng)避免的一些標準安裝問題。

安裝問題
不正確的“空罐”報告，由于“偏離角”回波不會返回傳感器

MAT超聲波液位傳感器應(yīng)安裝在水平位置，這意味著錐形聲束垂直于液體表面。在聲束的軸不垂直于液體表面的情況下，反射的回波將不會返回到傳感器以進行檢測。有幾個因素導(dǎo)致傳感器無法解決問題，例如，如果傳感器安裝在“偏離角度”（圖2），則回波將無法檢測到。如果油箱傾斜使得頂部和底部不平坦，則會遇到類似的情況。為了解決這個問題，傳感器可以安裝自調(diào)心散裝頭配件。

插圖顯示傳感器安裝在油箱“偏離角度”，以便反射回波不會返回。

圖2.顯示安裝在油箱“偏離角度”上的傳感器的圖示，以便反射的回波不會返回。

由于聲束路徑中的障礙物，“高液位”報告不正確

超聲波束路徑應(yīng)該沒有任何障礙物，因為這些障礙物可以反射聲音并促進“假回波”以在來自液體表面的回聲之前返回傳感器。圖3說明了必須避免的一些標準安裝問題。

插圖顯示聲束中的障礙物如何產(chǎn)生“虛假回聲”。

圖3.顯示聲束中的障礙物如何產(chǎn)生“虛假回波”的插圖。

如果安裝傳感器使得聲束在液體表面之前撞擊油箱壁，則油箱側(cè)面上或附近的任何反射表面都會產(chǎn)生“虛假回波”。反射表面的一些常見例子會產(chǎn)生“假回聲“是安裝在水箱中的結(jié)構(gòu)，例如梯子，或突出或凹陷的水箱接縫。要解決此問題，可以將MAT傳感器安裝在靠近油箱中心的位置，這樣聲束就不會與任何反射表面或物體相交。

當油箱被填滿時，“高液位”或“空油箱”報告不正確

坦克可以從頂部或側(cè)面填充。在從側(cè)面進入水箱的液體與聲束相交的情況下，它可以分散聲音，使回聲不會返回傳感器，或反射聲音并產(chǎn)生“虛假回聲”。流體從任何一個進入水箱側(cè)面或頂部可以顯著地攪動液體表面。這會使聲束分散，產(chǎn)生的微弱回波可能無法返回傳感器。這兩種情況如圖4所示。

插圖顯示了如何填充坦克可以破壞聲束并產(chǎn)生“虛假回波”或回聲太弱而無法被檢測到。

圖4.顯示坦克填充如何破壞聲束并產(chǎn)生“虛假回波”或回波太弱而無法檢測的插圖。

要解決此問題，必須將MAT超聲波液位傳感器安裝在一個位置，以使聲束不受進入流體的影響，或者在填充液體表面時應(yīng)忽略所采用的液位測量。用戶應(yīng)該等到液位足夠高以產(chǎn)生可檢測的回波。

傳感器安裝在立管上引起的“高液位”報告不正確

如果將MAT超聲波液位傳感器安裝在長立管上，可以反映出“虛假回波”，該立管具有足夠小的直徑，使聲束轟擊進入油箱的開口處的側(cè)面。傳感器解釋來自開口的回波，該回波在液體表面的回波之前到達，為“高液位”。

為了解決這個問題，可以采用較短的立管或較大直徑的立管，或者可以降低傳感器的靈敏度。

解決常見的安裝問題
如果使用“標準”通用傳感器模型，可以如所描述的那樣克服先前的安裝問題示例。MAT還提供“plus”模型，能夠使用高級信號處理和設(shè)置菜單克服許多問題。請咨詢MAT應(yīng)用專家，以確定適合您應(yīng)用的較佳傳感器。