1、水位傳感器結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用1、水位傳感器組成及工作原理水位傳感器是一種測(cè)量液位的壓力傳感器靜壓投入式液位變送器（液位計(jì)）是基于所測(cè)液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國(guó)外先進(jìn)的隔離型擴(kuò)散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)（一般為420mA）。分為兩類(lèi)：一類(lèi)為接觸式，包括單法蘭靜壓/雙法蘭差壓液位變送器，浮球式液位變送器，磁性液位變送器，投入式液位變送器，電動(dòng)內(nèi)浮球液位變送器，電動(dòng)浮筒液位變送器，電容式液位變送器，磁致伸縮液位變送器，侍服液位變送器等。第二類(lèi)為非接觸式，分為超聲波液位變送器，雷達(dá)液位變送器等。 靜壓投入式液位變送

2、器（液位計(jì)）適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測(cè)量。精巧的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便。420mA、 05v、 010mA等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出方式由用戶根據(jù)需要任選。 利用流體靜力學(xué)原理測(cè)量液位，是壓力傳感器的一項(xiàng)重要應(yīng)用。采用特種的中間帶有通氣導(dǎo)管的電纜及專(zhuān)門(mén)的密封技術(shù)，既保證了傳感器的水密性，又使得參考?jí)毫η慌c環(huán)境壓力相通，從而保證了測(cè)量的高精度和高穩(wěn)定性。 是針對(duì)化工工業(yè)中強(qiáng)腐蝕性的酸性液體而特制，殼體采用聚四氟乙烯材料制成，采用特種氟膠電纜及專(zhuān)門(mén)的密封技術(shù)進(jìn)行電氣連接，既保證了傳感器的水密性、耐腐蝕性，又使得參考?jí)毫η慌c環(huán)

3、境壓力相通，從而保證了測(cè)量的高精度和高穩(wěn)定性。 工作原理：用靜壓測(cè)量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為： = .g.H + Po式中： P ：變送器迎液面所受壓力 ：被測(cè)液體密度 g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣?Po ：液面上大氣壓 H ：變送器投入液體的深度 同時(shí)，通過(guò)導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ， 使傳感器測(cè)得壓力為： .g.H ，顯然 , 通過(guò)測(cè)取壓力 P ，可以得到液位深度。 功能特點(diǎn)： 穩(wěn)定性好，滿度、零位長(zhǎng)期穩(wěn)定性可達(dá) 0.%FS/ 年。在補(bǔ)償溫度 0 70 范圍

4、內(nèi)，溫度飄移低于 0.%FS ，在整個(gè)允許工作溫度范圍內(nèi)低于 0.%FS 。 具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路，在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器，異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流在 35MA 以內(nèi)。 固態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)可動(dòng)部件，高可靠性，使用壽命長(zhǎng)。 安裝方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)耐用。 主要技術(shù)參數(shù)： 工藝: 擴(kuò)散硅 陶瓷電容 藍(lán)寶石 電容任選。分體式一體式可選，量程: 0-0.5-200米，輸出: 4-20mA (2線制)供電: 7.5-36VDC 推薦24VDCCBM-2100/CBM-2700 投入式靜壓液位計(jì)可靠防腐并帶有陶瓷測(cè)量單元的探頭，用于凈水、污水及鹽水的物位測(cè)量。 投入分體式液位傳感器適用于：水庫(kù)大壩、

5、城市地下水監(jiān)測(cè)、供水系統(tǒng)、水文水利、石油化工、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等液位測(cè)量與控制 投入分體式液位變送器選用美國(guó)進(jìn)口的高精度、隔離式敏感組件，性能可靠 表壓或絕壓測(cè)量 量程寬：1mH2O200mH2O 輸出：420mA或05V 電源電壓：24VDC(1236VDC)，mV 輸出型為恒流1.5mADC 或恒壓12VDC 供電 精度高，優(yōu)于0.2%F.S 100%防水防潮，防護(hù)等級(jí)IP68 完備的電路功能，調(diào)校方便2、作用及用途投入式水位傳感器適用于石油化工、水利、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的水位測(cè)量。精巧的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便。 3、工作原理采用水壓

6、壓力與該水的高度成比例的原理，當(dāng)水位傳感器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為： = .g.H + Po 式中： P ：變送器迎液面所受壓力 ：被測(cè)液體密度 g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣?Po ：液面上大氣壓 H ：變送器投入液體的深度 同時(shí)，通過(guò)導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，使傳感器測(cè)得壓力為： .g.H ，顯然 , 通過(guò)測(cè)取壓力 P ，可以得到液位高度。 4、功能特點(diǎn)穩(wěn)定性好，滿度、零位長(zhǎng)期穩(wěn)定性可達(dá) 0.%FS/ 年。在補(bǔ)償溫度 0 70 范圍內(nèi)，溫度飄移低于 0.%FS ，在整個(gè)允許工

7、作溫度范圍內(nèi)低于 0.%FS 。 具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路，在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器，異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流在 35MA 以內(nèi)。 固態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)可動(dòng)部件，高可靠性，使用壽命長(zhǎng)。 直接投入、安裝方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)耐用。 5、技術(shù)指標(biāo)本技術(shù)指標(biāo)參考HDP601S 結(jié)構(gòu)配置：采用擴(kuò)散硅壓阻芯體,316全不銹鋼封焊,帶三位半數(shù)字顯示，可直接顯示現(xiàn)場(chǎng)水位 測(cè)量范圍: 100mmH2O100mH2O、500mmH2O500mH2O (水位高/深度) 綜合精度: 0.2%FS、0.5%FS、1.0%FS 輸出信號(hào)(通訊輸出)： 420mA(二線制)、05V、15V、010V(三線制)、RS485、R

8、S232 現(xiàn)場(chǎng)顯示: HDP601-無(wú); HDP601S-LED三位半，0000 - 1999 供電電壓: 24DCV(936DCV) 介質(zhì)溫度: 085 環(huán)境溫度: 常溫(-2085) 負(fù)載電阻: 電流輸出型：最大800；電壓輸出型：大于50K 絕緣電阻: 大于2000M (100VDC 密封等級(jí): IP68 長(zhǎng)期穩(wěn)定性能: 0.1%FS/年 振動(dòng)影響: 在機(jī)械振動(dòng)頻率20Hz1000Hz內(nèi)，輸出變化小于0.1%FS 電氣接口(信號(hào)接口): 緊線防水螺母與五芯通氣電纜連接。 測(cè)量方式: 投入式,潛入式 6、應(yīng)用范圍主要適用于水處理廠、工業(yè)水塔及儲(chǔ)水容器等的液位測(cè)量與控制. 重型探頭，采用齊平

9、式膜片易于清洗，可使用于河流、地下水位、水庫(kù)等特殊環(huán)境. 性能和優(yōu)點(diǎn)其機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)過(guò)載及腐蝕性介質(zhì)具有高抵抗性 高精度、長(zhǎng)期穩(wěn)定的陶瓷電容和進(jìn)口擴(kuò)散硅測(cè)量單元 密封的電子模塊及雙濾波壓力補(bǔ)償系統(tǒng)可抵抗氣候現(xiàn)場(chǎng)變化的影響 電子模塊可輸出4.20mA信號(hào)并同時(shí)帶有過(guò)壓保護(hù)的模塊 選擇集成的溫度傳感器Pt100可同時(shí)進(jìn)行物位及溫度的測(cè)量7、目前的難題下面我們從多個(gè)方面探討一下這些問(wèn)題：一、耐高溫問(wèn)題： 傳感器要長(zhǎng)期工作在熱水器水箱之中，因?yàn)檎婵展艿牡脽崃看?，傳給熱水器水箱很多熱量，使水箱溫度能長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到左右，短時(shí)間能達(dá)到，甚至，這就對(duì)傳感器帶來(lái)了耐高溫問(wèn)題，從太陽(yáng)能界用的第一個(gè)水溫水位傳感器一直到近期

10、，傳感器的材料在耐高溫方面一直存在缺陷，在長(zhǎng)期的空曬過(guò)程中、在長(zhǎng)期的水煮過(guò)程中、在長(zhǎng)期的汽蒸過(guò)程中，不管是電子器件還是其他的傳感器材料都很容易老化、損壞。 突破這一難題，必須使進(jìn)入水箱的傳感器部分能夠耐高溫，在科學(xué)快速發(fā)展的今天，我國(guó)已經(jīng)研制出了一種能夠絕緣的、耐高溫的抗高溫聚丙烯材料，它能夠在的環(huán)境中正常使用，短時(shí)間能耐高溫，導(dǎo)電的電極部分使用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料，既能滿足耐高溫，又能滿足耐腐蝕的要求；而不耐高溫的電路部分，可以選取遠(yuǎn)離高溫水箱的結(jié)構(gòu)。這樣傳感器的耐高溫問(wèn)題就解決了。二、密封問(wèn)題： 對(duì)太陽(yáng)熱水器水箱里的水溫水位探測(cè)，一般將感溫探頭和水位探頭都直接接觸水源，而一些感光的器件做成探測(cè)水

11、位的傳感器成本又過(guò)高，作為一個(gè)熱水器配件的成本占整個(gè)熱水器成本很大一部分也很不合理，同時(shí)也超過(guò)了人們的購(gòu)買(mǎi)能力，還有一些壓力傳感器又難逃水垢的影響，使壓力傳感器的壽命大打折扣，所以電極式傳感器一直是太陽(yáng)熱水器傳感器的主流，但是電極、信號(hào)線和感溫器件的密封問(wèn)題一直困擾著眾多傳感器研究者們，又因?yàn)樾盘?hào)線的呼吸毛細(xì)現(xiàn)象，使得信號(hào)線被水汽腐蝕，電阻增大甚至腐蝕斷信號(hào)線，直接導(dǎo)致控制部件失靈。突破這一難題，就必須選取一種結(jié)構(gòu)，使得信號(hào)線、電子器件等元件遠(yuǎn)離高溫的水箱，而進(jìn)入水箱的部分僅僅是耐腐蝕、耐高溫的優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料和抗高溫聚丙烯材料，而不銹鋼材料部分和納米材料部分之間是用硅膠圈進(jìn)行密封的，用硅膠密封

12、圈進(jìn)行密封，密封容易且簡(jiǎn)單高效。信號(hào)線和電路部分都在水箱外邊和不銹鋼材料部分連接，能保證電路部分感受到水箱里面的水溫和水位，電路部分將感受到的水溫水位準(zhǔn)確轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。傳感器的密封問(wèn)題得以解決。三、耐水垢問(wèn)題： 我國(guó)水質(zhì)不一，很多地區(qū)的水質(zhì)問(wèn)題很?chē)?yán)重，水垢給傳感器帶來(lái)很多麻煩，水垢附著在電極和感溫塊上，造成傳感器感知水位水溫不準(zhǔn)確。突破這一難題，就必須從電路上找突破口，在連續(xù)的模擬電路作用下，、等離子受到一個(gè)固定方向的電磁力作用，有利于傳感器金屬探頭上水垢的形成，且鋼鐵等金屬物質(zhì)本身都極易形成水垢，當(dāng)水的溫度升高時(shí)，他們之間的分子勢(shì)能會(huì)增大，就是說(shuō)分子間距增大，當(dāng)分子間距大到一定程度的時(shí)候，、

13、等離子就會(huì)附著在金屬的表面，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)形成一層水垢膜，水垢膜的分子間隙較大，所以形成水垢膜后，水垢生成速度加快，最終導(dǎo)致傳感器電路部分感受不到準(zhǔn)確的水溫和水位，電路部分再轉(zhuǎn)變成錯(cuò)誤的電信號(hào)輸出，即傳感器失靈，而電路部分采用小信號(hào)觸發(fā)原理的數(shù)字電路能大大克服這一缺點(diǎn)，小信號(hào)觸發(fā)原理能有效減小、等離子受到的電磁力。 而數(shù)字信號(hào)使水分子受到很小的電磁力不連續(xù)時(shí)有時(shí)無(wú)，能有效減少因電路導(dǎo)致水垢的形成；再解決金屬本身形成水垢，可以使用一種導(dǎo)電的硅膠材料作為優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料的保護(hù)體，硅膠材料不易形成水垢，這是硅膠等高分子材料的一大特點(diǎn)，因、等離子不容易滲透進(jìn)硅膠高分子連，所以水垢難以形成即不能附著在硅膠表面。而不銹鋼探頭同樣能夠準(zhǔn)確的感受水位，能保證傳感器正常的工作，水垢問(wèn)題解決了。四：抗干擾問(wèn)題： 當(dāng)今社會(huì)信息縱橫，高壓線、低壓線、信號(hào)塔等電磁干擾源更是多的令人難以想象，這對(duì)傳感器的信號(hào)傳輸帶來(lái)很大的影響，以前大多使用電子模擬信號(hào)，雖然有濾波電路的保護(hù)，但還是不能達(dá)到理想的效果。突破這一難題，必須采用數(shù)字信號(hào)傳輸，數(shù)字信號(hào)傳輸具有抗干擾性強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。將上