- 液位传感器概述
- 技术概述
技术概述 - 液位传感器
阻抗频谱
沉积物和气泡通常会导致难以进行可靠的液位检测。阻抗频谱技术可在50…200 MHz范围内的多个频率测量电磁场强度。在这种高频频谱扫描下，每种介质都会产生独特的信号曲线。共在每个点上进行3项测量：
- 电磁场衰减
- 电场的电导（传导电流的能力）
- 磁场的电容率（极化粒子的能力）
当存在介质时，这些测量值与信号曲线匹配。当无介质或仅有残留介质时，测量值则不匹配。当测量的信号曲线位于绿色开关区域内时，传感器输出状态改变。
不存在介质：上图显示没有介质覆盖传感器端部的情形。衰减低、电导率低、且电容率低。信号曲线位于开关区域以外。
存在介质：下一个图片显示传感器端部存在介质时的曲线。衰减、电导率和电容率都高，且测得的曲线位于开关区域内。输出状态改变。
存在残留介质：当传感器端部仅覆盖有残留介质时，电导率和电容率都高，因为存在部分介质。但衰减较低，因为介质量小。曲线位于开关区域以外，且输出状态不改变。
不同介质的曲线各不相同。通过使用IO-Link，可以对介质过程值进行评估，并将其用于区分不同介质，例如油和水、完整的牛奶和2%牛奶等。
特点：
- 抑制残留物堆积和泡沫。
- 齐平密封的PEEK传感器端部满足3A要求。
- 不锈钢本体确保坚固。
所有版本都可编程，但可提供针对水基介质、油基介质、油基/粉末介质以及高糖含量介质的出厂默认设置。
导波雷达 (gwr)
导波雷达使用纳秒级（微波）的电磁脉冲工作。传感器头部发射脉冲，然后脉冲通过金属探头向下传播（引导）。当遇到介质时脉冲反射，并由金属探头收集并引导回传感器头部。发射和接收脉冲之间的时间差（飞行时间）与测量的距离直接成正比。
为了正确解耦雷达脉冲，需要使用至少150 mm²或150 mm直径的金属接收面板。若储罐有金属盖，则其可用作接收板。
上图所示为带金属盖的储罐。由于该盖子可用作接收板，因此无需额外的接收板。
对于带塑料盖的储罐，需要金属接收板。图示为直径至少为150 mm的法兰。
在开口储罐上，也需要接收板。一种简单的办法是使用螺栓将法兰固定在金属角上。
对于油基介质，其流体表面反射雷达脉冲的效果不如水。为了增强并收集信号，必须使用同轴管附件。
使用同轴管时，无需上述的接收板，因此安装更加简单。然而，由固体、乳化液等引起的探头与同轴管之间的桥接会造成错误液位指示。同轴管也可用于水基介质，且管道可定长切割，从而与探头匹配。
特点：
- 某些型号采用3A授权的定位外清洗（COP）设计
- 某些型号压力等级高达40 bar
- 不锈钢结构材料
- 不受粉尘、烟雾和蒸汽影响
雷达
该设备采用FMCW（调频连续波）方法工作。它以不断变化的77到81 GHz之间的频率向介质发送电磁波。由于发射器连续更改发射信号的频率，发射信号与反射信号之间就存在频率差异。将反射信号的频率减去同一时间的发射信号的频率，可以得到与液位距离成正比的低频信号。通过对该信号进行进一步处理，可以快速得到可靠且高度精确的液位测量值。
80 GHz有什么优势？
天线尺寸和频率是2个主要因素，它们对雷达传感器的分辨率和精度有决定性影响。基本上：
- 天线越小，雷达波束角就越大
- 频率越高，波长就越短
图片显示：当使用较小的天线时，80 GHz高频技术可以实现相对较小的波束角。
信号更强，干扰更少
小波束角可实现更集中、更强的信号，从而能检测低介电常数介质，因为集中度越高，反射回传感器的信号就越强。高集中度还可防止检测到搅拌器和喷嘴清洁器，避免信号干扰。
对整个储罐高度进行高分辨率、高精度的液位测量
对于工业液位检测等应用而言，范围精度（低至毫米级）是一项关键的优先指标。测量精度和信号分辨率（可检测到的液位变化的精细度）取决于发射频率。77到81 GHz频段的宽频带可使测量非常精确。与24 GHz雷达传感器相比，80 GHz雷达传感器可实现的分辨率和精度要高20倍。同时，高分辨率还有助于区分流体液位和储罐底部的干扰反射。这使得传感器能在整个储罐高度上精确测量流体液位，充分减小储罐底部的盲区。而由于高分辨率可以改善最小可测量距离，它还有助于测量储罐注满时储罐顶部位置的流体液位。