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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

静压

静压是液柱施加在单位面积上的作用力,它由容器的高度而不是整体形状或体积决定。静压的计算公式:

若流体的密度或比重已知,则可通过静压测量确定流体的高度(或液位)。
常见的静压应用是测量封闭储罐内的液位。可以使用惰性气体覆层来防止液体氧化,例如在啤酒罐顶部使CO2 。在这种情况下,可以使用2个压力传感器来计算差压。顶部的传感器测量气体压力,底部的传感器则测量气体压力与液体引起的压力之和。液体压力(以及对应的液位)即为两个测量值间的差异。

电容式点液位(Kxxxxx产品编号)

电容式接近开关可接触或非接触式检测任何材料。利用ifm的电容式接近开关,用户可以通过调整灵敏度来检测液体或固体,甚至可以透过非金属储罐进行检测。

Diagram of tanks with capacitive point level sensors for high and low level particulate and/or liquid detection

如要使用电容式接近开关进行成功的液位检测,需确保:

  • 容器壁是非金属的
  • 容器壁厚度小于6 – 12 mm
  • 没有金属与传感器直接相邻
  • 感应面直接放置在容器壁上
  • 传感器和容器采用相同的电势接地

电容式连续液位(Lxxxxx产品编号)

ifm的LK和LT连续液位传感器包括16个单独堆叠安装的电容式接近开关。

Capacitance continuous level sensor diagram showing 16 capacitive cells in the probe

每个开关都会对其周边进行评估,确定是否覆盖有介质。微处理器可以评估所有16个开关并确定介质液位。

Capacitive sensor diagram showing capacitive cells exposed to air outside of the tank, the mounting, air inside the tank, and water level

LK和LT系列内置有防溢流装置。其监测溢流的算法与常规液位测量不同。因此,若输出未如期切换且液位持续升高,则防溢流装置会强制切换输出。

此外,LT系列还提供独立的介质温度输出。

超声波

超声波传感器依赖于对从表面反射至测量液位的声波的检测。声波从介质表面反射,并通过光飞行时间测量来确定距离。

与光电传感器不同,介质的颜色、透明度和反射率不会影响超声波技术。

超声波传感器对水气和粉尘免疫性高。感应面以非常高的频率振动,并摆脱过量的水气和粉尘,避免其对检测性能造成负面影响。然而,极端温度可能会影响该类传感器的准确度,因为声音的速度会随温度变化而变化。

光电式

O1D激光测距传感器和O3D视觉传感器使用pmd光飞行时间测量技术来测量与介质表面的距离。光飞行时间原理监测光子运动到液体表面并返回的时间,然后由接收器元件处理信号。

该技术不适合测量透明液体。它仅可用于不透明的液体和固体。