怎么选择最合适的液位传感器

大家好，我是【广州工控传感★科技】液位传感器事业部，张工。

在自动化生产过程中，液位检测与监测一直发挥着重要作用，如食品饮料、日化、医药、半导体等行业的生产，各种机器的冷却润滑等， 液位监测直接影响到产品的质量，甚至关系到生产过程能否顺利进行。

同时，随着自动化程度的提高，为了保证产品质量的一致性，生产过程中直接人工监控和干预的时代已经一去不复返，传感器的重要性越来越明显 ，越来越多的涉及到程序系统的设计中，不再是简单的机械粗暴的监控；因此，除了检测的可靠性和稳定性外，还要求安装调试简单、体积小巧、应用多样化。

此外，由于液位检测环境的复杂性和多变性，也给传感器的应用带来了不同的挑战。例如：高粘度液位检测、杂质废水液位监测、泡沫液位测量、高腐蚀性液位报警等。目前市场针对不同的应用提供了多种有效的解决方案，但是如何选择一个合适的传感器一直是工程师们头疼的问题。

常见的液位检测方法：

为了选择最佳的液位传感器，我们不仅需要了解被测液体的性质和状态，还要了解不同检测方法的优势和局限性，从而选择最合适的传感器。以下是当今市场上最常见的检测技术。
激光测量：激光传感器基于光学检测原理，通过将光线从物体表面反射到接收器进行检测。光斑小而集中，安装校准方便，柔韧性好。它可用于连续或有限的散装物料或液位。位报警等；但不适用于透明液体（透明液体易折射光线，使光线无法反射到接收器）、泡沫或蒸汽环境（不能穿透泡沫或易受蒸汽干扰）、波动液体（易 引起故障）、振动环境等。
TDR（时域反射仪）/导波雷达/微波原理测量：它的名字在业界有很多不同的叫法，它具有激光测量的优点，如：安装方便、校准方便、灵活性好等。与激光检测相比，无需重复校准，多功能输出等适用于各种带泡沫的液位检测，不受液体颜色影响，甚至可应用于高粘度液体。它受外界环境的干扰相对较小，但其测量高度一般在6米以内。
超声波测量：由于其原理是通过检测超声波传输与反射的时间差来计算液位高度，因此很容易受到超声波传输能量损失的影响。它还具有安装方便、灵活性高的特点，通常可以安装在高处进行非接触测量。但在含有蒸汽和粉末层的环境中使用时，检测距离会明显缩短，不建议在泡沫等吸收性环境中使用。
音叉振动测量：音叉测量只是开关量输出，不能用于连续监测液高。其原理是：当两个振动叉装满液体或散状物料时，当谐振频率发生变化时，根据检测频率的变化发出开关信号。可用于高粘度液体或固体散装监测，主要用于防溢流报警、低液位报警等。不提供模拟量输出。此外，在大多数情况下，它需要安装在容器的侧面。
光电折射测量：这种检测方式在传感器内部发射光源，光源通过透明树脂全反射到传感器接收器，但当遇到液体表面时，部分光会折射到液体中，使传感器检测到总反射光值的降低来监测液位。该检测方法成本低，安装调试方便，但只能适用于透明液体，且仅输出开关信号。

静压测量：这种测量方法是利用安装在底部的压力传感器检测底部的液体压力，转换计算液位高度，底部液体压力的参考值为大气压或已知压力，顶端。这种检测方式需要使用高精度、冲洗式压力传感器，转换过程需要不断校准。液体需要重新校准。
电容式测量：电容式测量主要是通过检测因液位变化或散装物料高度引起的电容值变化来测量物料的高度。它有多种类型，包括可以输出模拟量的电容式液位计、液位电容式接近开关，以及可以安装在容器侧面进行非接触检测的电容式接近开关。选择时必须注意电容式传感器容易受到不同容器材料和溶液特性的影响，例如塑料容器和悬挂材料很容易影响电容式传感器的模拟输出。

浮球检测：这种方法是最简单、最古老的检测方法，液位的变化主要通过浮球的升降来检测。是机械检测，检测精度容易受浮力影响，重复性差，不同液体需要重新标定。不适用于黏性或含杂质液体，易造成浮球堵塞。同时不符合食品卫生行业的应用要求。

如何选择最佳测量方法
当我们了解了不同检测方式的优缺点后，我们对液位传感器的选择也就逐渐有了清晰的概念。首先，在开始选型之前，我们首先要知道我们需要传感器实现哪些功能？是开关量输出还是模拟量输出？通常开关/数字输出用于报警或保护，如灌装时防溢流报警、低液位防泵空转保护等；模拟量输出主要用于过程控制，包括灌装量、液位显示、进料速度控制等。
接下来要了解被测液体的特性，包括状态、颜色、腐蚀性、粘度，是否含有杂质，是否需要符合食品卫生认证？根据我们的需要，找到合适的传感器。例如：在日化膏的灌装过程中，需要对储液罐的高低液位进行监控。首先我们知道奶油是液态的，粘度大，半透明的乳白色，无腐蚀性，没有食品卫生认证，根据我们的要求，我们可以选择类型：音叉测量，TDR 测量和超声波测量。
然后，我们需要做最后的评估，包括产品的安装调试、应用温度、压力范围等，其中TDR和超声波需要安装在设备上。油箱顶部，音叉可安装在顶部或侧面；从调试的角度来看，音叉最简单，其次是TDR和超声波，经过综合评估，选择的优先顺序为：音叉、TDR、超声波。