簡(jiǎn)述幾種液位計(jì)的特點(diǎn)與實(shí)際應(yīng)用

視鏡是用于監(jiān)控庫(kù)存或處理罐中的狀態(tài)水平的手動(dòng)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(chǔ)罐計(jì)量指示器和液位傳感器，因此便于實(shí)時(shí)監(jiān)控以降低庫(kù)存成本并提高過(guò)程效率。集成電子設(shè)備可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的傳感器控制，可顯著降低成本效益，現(xiàn)在可通過(guò)傳統(tǒng)的硬連線或無(wú)線通信方式隨時(shí)使用。

雖然當(dāng)今的系統(tǒng)控制和維護(hù)工程師可以使用大量測(cè)量技術(shù)，但業(yè)務(wù)的一個(gè)事實(shí)仍未改變 - “購(gòu)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(cè)量方法包括但不是僅限于：

磁翻板液位計(jì)浮子 - 這些裝置在簡(jiǎn)單的浮力基礎(chǔ)上運(yùn)行，并且對(duì)于過(guò)程測(cè)量是有用的，其中與感興趣的材料接觸不是主要問(wèn)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(shí)增加了成本。然而，浮子涉及移動(dòng)部件，這可能會(huì)在某些條件或材料下產(chǎn)生可靠讀數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。

磁翻板液位計(jì) - 這些裝置類似于浮子，因?yàn)樗鼈兣c被測(cè)材料接觸，但它們往往依賴于使用輔助柱的強(qiáng)永磁體。這使得當(dāng)浮子移動(dòng)時(shí)，高度位置的變化由磁化梭子傳遞。磁力計(jì)可以圍繞流體比重進(jìn)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(rèn)為是準(zhǔn)確的，但必須浸沒(méi)在被監(jiān)測(cè)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(jiàn)的壓力傳感器。為了準(zhǔn)確起見(jiàn)，正確的校準(zhǔn)和設(shè)置條件非常重要。靜壓裝置以適中的價(jià)格提供廣泛的測(cè)量和出色的精度水平。

雷達(dá)液位變送器 - 這些設(shè)備通常通過(guò)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(biāo)并反射回傳感器天線。測(cè)量往返時(shí)間以獲取距離。空氣雷達(dá)技術(shù)以其遠(yuǎn)距離，相對(duì)長(zhǎng)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(dá)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(wèn)題可以通過(guò)導(dǎo)波技術(shù)得到緩解，其中信號(hào)沿著與目標(biāo)材料接觸的剛性探針傳播。

磁翻板液位計(jì)遠(yuǎn)傳傳感器-該傳感器以捆綁的形式固定在磁翻板液位計(jì)或頂裝式磁性浮球液位計(jì)的主導(dǎo)管外側(cè)，使其處于液位計(jì)同一磁耦系統(tǒng)中，當(dāng)磁性浮子隨液位上下移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)液位位置的干簧芯片組受浮子內(nèi)磁場(chǎng)的作用而動(dòng)作，電阻鏈阻值發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊將變化的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成二線制4～20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，該信號(hào)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(dá)到顯示、控制、調(diào)節(jié)和報(bào)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(cè)量由非絕緣棒或絕緣棒產(chǎn)生，參考目標(biāo)材料或參考探針或靶材料。當(dāng)電容發(fā)生變化時(shí)，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(dá)的超聲波傳感器傳播來(lái)自壓電傳感器的超聲波脈沖，該壓電傳感器轟擊測(cè)量目標(biāo)并被反射回來(lái)。測(cè)量聲音的往返時(shí)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(bǔ)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(cè)或超聲波液位測(cè)量控制常見(jiàn)于水，柴油，糊狀物和固體材料粉末，化學(xué)液體，顆粒或散裝產(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(cè)量方法。

液位測(cè)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(jìn)行分組。由于波長(zhǎng)是確定較佳測(cè)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(guò)6到7英尺（2米）的距離，但也需要一個(gè)只有幾英寸的短死區(qū)。對(duì)于這種短距離應(yīng)用，適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l率如150 kHz是較佳的。對(duì)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(guò)將頻率降低到40到50 kHz，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)30英尺甚至50英尺的更長(zhǎng)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(jì)中起著重要作用。從應(yīng)用的角度來(lái)看，目標(biāo)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(dāng)?shù)陌惭b位置，因?yàn)榘惭b不正確可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

概觀
使用MAT超聲波液位傳感器時(shí)，會(huì)發(fā)出一束窄的超聲波聲音，它會(huì)從水箱中的液體表面反射回來(lái)并返回傳感器（圖1）。通過(guò)測(cè)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(shí)間量來(lái)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(cè)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(huì)產(chǎn)生“虛假回波”。

以下段落討論了應(yīng)避免的一些標(biāo)準(zhǔn)安裝問(wèn)題。

安裝問(wèn)題
不正確的“空罐”報(bào)告，由于“偏離角”回波不會(huì)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(huì)返回到傳感器以進(jìn)行檢測(cè)。有幾個(gè)因素導(dǎo)致傳感器無(wú)法解決問(wèn)題，例如，如果傳感器安裝在“偏離角度”（圖2），則回波將無(wú)法檢測(cè)到。如果油箱傾斜使得頂部和底部不平坦，則會(huì)遇到類似的情況。為了解決這個(gè)問(wèn)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(huì)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(huì)返回。

由于聲束路徑中的障礙物，“高液位”報(bào)告不正確

超聲波束路徑應(yīng)該沒(méi)有任何障礙物，因?yàn)檫@些障礙物可以反射聲音并促進(jìn)“假回波”以在來(lái)自液體表面的回聲之前返回傳感器。圖3說(shuō)明了必須避免的一些標(biāo)準(zhǔn)安裝問(wèn)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(huì)產(chǎn)生“虛假回波”。反射表面的一些常見(jiàn)例子會(huì)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(wèn)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(huì)與任何反射表面或物體相交。

當(dāng)油箱被填滿時(shí)，“高液位”或“空油箱”報(bào)告不正確

坦克可以從頂部或側(cè)面填充。在從側(cè)面進(jìn)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(huì)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(gè)進(jìn)入水箱側(cè)面或頂部可以顯著地?cái)噭?dòng)液體表面。這會(huì)使聲束分散，產(chǎn)生的微弱回波可能無(wú)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(wú)法被檢測(cè)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(wú)法檢測(cè)的插圖。

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

傳感器安裝在立管上引起的“高液位”報(bào)告不正確

如果將MAT超聲波液位傳感器安裝在長(zhǎng)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(jìn)入油箱的開(kāi)口處的側(cè)面。傳感器解釋來(lái)自開(kāi)口的回波，該回波在液體表面的回波之前到達(dá)，為“高液位”。

為了解決這個(gè)問(wèn)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(jiàn)的安裝問(wèn)題
如果使用“標(biāo)準(zhǔn)”通用傳感器模型，可以如所描述的那樣克服先前的安裝問(wèn)題示例。MAT還提供“plus”模型，能夠使用高級(jí)信號(hào)處理和設(shè)置菜單克服許多問(wèn)題。請(qǐng)咨詢MAT應(yīng)用專家，以確定適合您應(yīng)用的較佳傳感器。