什麼是液位變送器？

液位變送器是用於測量和監測儲槽、筒倉、河水和潮汐環境（海平面）中液體或散裝固體液位的感測器。

液位變送器種類繁多，每種類型都基於不同的測量原理，並且由於製造商的不同，其特性也各不相同。

選擇合適的液位變送器需要仔細考慮關鍵條件，例如物料的物理特性、測量環境、安裝條件以及潛在的干擾因素。

本文將介紹各種測量方法的工作原理、特點和限制。

液位變送器廣泛應用於材料製造等大規模生產工廠，用於測量儲存原料和產品的筒倉和儲槽中的物料量。

工廠需要持續不斷地將原料輸送到下一個工序，以確保生產不會中斷。因此，必須在筒倉的儲存容量耗盡之前補充原料，從而確保生產的持續進行。

如果單獨監測每個儲槽和儲槽的液位，效率將會極度低下，因此需要使用液位計來監控和自動控制儲存液位。

液位測量感測器主要有兩種：「液位變送器」和「液位開關」。

容器內的儲存量被持續測量並以***%、液位***m等形式顯示，用作近似儲存液位。

測量值被轉換為4至20mA直流或1至5V的儀表訊號並輸出，用於監控和控制。

這是一款用於檢測容器內物料是否裝滿或空的開關，其感測器安裝在容器內部的預定位置。

它通常用於控制物料裝卸過程的啟動和停止。當達到預設液位時，開關會輸出一個開/關觸點訊號。

小型容器通常僅使用液位開關進行控制，但對於中型和大型容器，則無需在頂部、中間和底部安裝多個液位開關，而是使用液位變送器持續測量儲存液位並即時計算近似儲存液位。

液位變送器通常會顯示並用於顯示資料。

在某些情況下，液位變送器也用於在液位開關控制的同時檢查中間儲存液位。

這樣做還有一個優點，就是更容易發現某個感測器是否有故障。

由於可以及早發現故障，因此可以減少對生產過程的影響，並防止設備過載。

根據被測對象和測量環境的不同，液位計和液位開關的種類繁多。

請檢查待測對象和測量環境，並選擇與之相符的型號。

此外，並非所有型號都完全匹配。在這種情況下，許多產品都有特殊規格可供選擇，請聯絡製造商諮詢。

請參考以下信息，以幫助您選擇合適的型號。

市面上有各種類型的液位變送器。

您可能覺得自己了解每種液位變送器的特性，但在實際應用中卻難以決定選擇哪種型號。

為了幫助您解決這個問題，本文不僅會介紹液位變送器的類型和功能，還會闡述它們的限制。

液位變送器的測量原理和製造商特有的功能各不相同。選擇合適的設備需要仔細考慮物料特性、製程條件、安裝要求和外部幹擾。

測量方法大致可分為基於距離的液位測量和直接液位測量兩種類型。

本文將闡述每種方法的原理、特點和局限性，並著重在粉末、顆粒和散裝物料的應用。

感應砝碼由馬達驅動，電動下降至接觸物料表面。空載距離根據測得的行程時間和下降速度計算。 （距離 = 速度 × 時間）

• 易於理解，基於直接物理測量原理。
• 不受重度粉塵或蒸氣的影響。
• 適用於檢測液體中的沉積物。

• 由於鋼絲繩等部件屬於易損件，因此需要定期保養。
• 由於感測器會與材料接觸，因此不適用於禁止異物接觸的應用場合。

這是一款非接觸式液位變送器，它透過向物料表面發射超音波脈衝並檢測反射訊號返回感測器所需的時間來測量空隙距離。

• 經濟高效的非接觸式液位測量。
• 高指向性確保在狹小空間內也能進行可靠測量。

• 在有灰塵或蒸氣的環境中，測量可能會受到影響。
• 溫度差異或氣體產生會改變聲速，從而增加測量誤差。

雷達液位變送器的工作原理是向物料表面發射微波脈衝，並根據反射訊號的往返傳播時間計算空隙距離。

• 不受溫度變化或氣體影響。
• 即使在多塵或潮濕的環境中也能進行可靠測量。

介電常數低的材料可能由於雷達訊號反射弱而無法被偵測到。

例如：二氧化矽

一種基於調頻連續波雷達技術的非接觸式液位計。感測器發射調頻連續微波，透過分析發射訊號與物料表面反射訊號之間的頻率差來確定距離。

• 不受溫度變化或氣體影響。
• 即使在多塵或潮濕的環境中也能進行可靠測量。
• 高指向性使其能夠在狹窄空間內進行測量。

介電常數低的材料可能由於雷達訊號反射弱而無法被偵測到。

例如：二氧化矽

微波脈衝沿著從罐頂安裝的導繩傳播。感測器測量反射訊號的往返時間，並將其轉換為到被測物體的空氣距離。

• 與超音波感測器和非接觸式雷達液位變送器不同，這種方法幾乎沒有波束角，因此非常適合在狹窄空間內安裝。

• 探針上嚴重的材料黏附會導致測量誤差。
• 導線的扭結或斷裂，以及探針上的材料堆積，都會產生虛假反射（​​雜訊），增加測量誤差的可能性。

非接觸式液位計通常採用兩種測量原理：飛行時間法和相位差檢測法。

• 飛行時間法：測量反射雷射脈衝的往返時間，從而計算到目標的距離。
• 相位差法：透過檢測發射和反射調製雷射訊號之間的相位差來計算距離。

• 高指向性使其能夠在狹窄空間和數百公尺距離內進行測量。
• 飛行時間 (TOF) 法：採用 1 類雷射器，反應速度快。
• 相位差法：精度和解析度高。

• 在粉塵或蒸氣較重的環境中，雷射光束可能會發生散射或衰減，導致測量結果難以可靠。
• 由於雷射具有高指向性，如果目標表面光滑或呈鏡面狀且傾斜，反射訊號可能較弱，無法充分返回感測器。
• 請注意，相位差檢測法通常使用更高等級的雷射器，因此在許多應用中需要採取相應的雷射安全管理措施。

一個連接在不銹鋼帶上的浮子用於追蹤液位，透過持續測量帶的長度來確定空載距離。其類型包括彈簧秤式、密封管式和配重式。

• 此方法結構簡單堅固，測量精度高，經久耐用，適用於大、小型儲槽的液位檢測。

• 容易積聚物質。
• 在消防設備密集的場所，維護難度較高。
• 浮子上的固體聚合可能導致測量誤差。
• 消力池/防波堤管道內的黏著物會阻礙浮子運動，導致其故障。

浮筒式液位變送器使用密度大於被測液體的浮筒。液位變化會造成懸浮浮筒所受浮力的比例變化，這些變化透過機械方式傳遞並轉換為液位訊號。

• 適用於測量低比重液體，並可有效測量高壓環境下的液位。

• 測量範圍有限（約 300–3,000 毫米）。
• 若被沉積物或污泥堵塞，容易發生故障。
• 彈簧屬於易損件。
• 液體密度變化時需要重新校準。

在懸掛於罐頂的探針電極和罐壁之間形成一個電容器。當被測物料進入電極之間的空間時，電容會隨液位變化而改變。測量這種變化並將其轉換為液位測量值。

• 適用於狹小空間內的測量。

• 作為一種接觸式感測器，存在因異物污染的風險。
• 必須清空或排幹儲槽才能進行零點校準。
• 被測介質的相對介電常數改變時，可能會出現測量誤差。

隔膜可以檢測由液位變化引起的液體壓力變化，並將其轉換為液位測量值。但是，這種方法必須在罐內大氣壓力條件下使用。

• 即使在安裝空間有限的地方也易於安裝。

• 過多的泡沫會導致液體壓力不均勻，從而降低測量精度。
• 固體在感測表面上的嚴重黏附或沉澱也會降低精度。
• 液體壓力隨液體比重的變化而變化，因此需要重新校準或調整。
• 進行維護時，必須排空儲槽。

它由兩個隔膜組成：一個用於測量液體壓力，另一個用於測量罐內壓力。液位是透過從測得的液體壓力中減去罐內壓力來計算的。

• 測量不受罐內壓力變化的影響。

• 過多的泡沫會導致液體壓力不均勻，從而降低測量精度。
• 固體的嚴重黏附或沉澱也會降低測量精度。
• 液體壓力隨液體比重的變化而變化，因此需要進行調整或重新校準。
• 進行維護時，必須排空儲槽。