物位傳感器及其應(yīng)用

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摘要：目前，開關(guān)式物位傳感器比連續(xù)式物位傳感器應(yīng)用得廣。它主要用于過程自動控制的門限、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)控制和倉庫管理等方面，有時也可用于多點報警系統(tǒng)中。下面介紹幾種實用化的物位     目前，開關(guān)式物位傳感器比連續(xù)式物位傳感器應(yīng)用得廣。它主要用于過程自動控制的門限、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)控制和倉庫管理等方面，有時也可用于多點報警系統(tǒng)中。下面介紹幾種實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導(dǎo)體電極（通常把容器壁作為一個電極），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，實現(xiàn)自動調(diào)整靈敏度，并且具有自診斷的功能，同時能夠檢測敏感元件的破損、絕緣性的降低、電纜和電路的故障等，并可以自動報警，實現(xiàn)高可靠性的信息傳遞。由于電容式物位傳感器無機(jī)械可動部分，且敏感元件簡單，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、浮于自動平衡式物位傳感器這種傳感器通過檢測平衡浮子浮力的變化來進(jìn)行液位的測量。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)用愈來愈廣。近年來．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，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)聲波往返的時間就可以計算出傳吸器到液面（粉體表面）的距離，即測量出液面（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)測量范圍、物位表面狀況和周圍環(huán)境條件來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。它可以準(zhǔn)確地區(qū)別信號波和噪聲，因此，可以在攪拌器工作的任況下測量物位。此外，在高溫或吹風(fēng)時也可檢測物位，特別是可以檢測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，即使物位表面極其粗糙，其反射波束也不過加寬到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)參考信號輸入時間變送器，另一部分通過半透射反射鏡的激光經(jīng)過光學(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。因為從照射到接受的時間很短，所以利用取樣電路擴(kuò)大成毫微秒數(shù)量級，便于信號處理，進(jìn)行時間的測量。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，再利用軟件檢測信號的可靠件，如果測定系統(tǒng)出現(xiàn)故障則報警。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量。同時，它還可以應(yīng)用于狹窄開口容器以及高溫、高精度的液面檢測。

    此外，近年來隨著高科技的發(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)字式物位測量系統(tǒng)。將其測量部件技術(shù)與微處理器的計算功能結(jié)合為一體，使得物位測量儀器|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)、實際測量準(zhǔn)確度比傳統(tǒng)的模擬式物位傳感器提高了3－5倍?？傊?，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展．物位傳感器的形式將會多種多樣，其形式應(yīng)以非接觸式為研制重點。其發(fā)展方向是通過廣泛應(yīng)用微機(jī)等高新電子技術(shù)來獲得全面性能的進(jìn)一步提高，同時還要向著小型化、智能化、多功能化的方向發(fā)展。