超聲波式、伺服式、靜壓式液位傳感器的工作原理

同其他傳感器一樣，液位傳感器也有很多種類，常見的有超聲波式、伺服式和靜壓式三種。由于各自的工作原理以及性能之間的差異，它們的應用也不一樣。下面從傳感器的工作原理方面分析，介紹它們都有哪些特點。

超聲波液位傳感器的工作原理是由換能器發(fā)出高頻超聲波脈沖遇到被測介質(zhì)表面被反射回來，部分反射回波被同一換能器接收，轉(zhuǎn)換成電信號。超聲波脈沖以聲波速度傳播，從發(fā)射到接收到超聲波脈沖所需時間間隔與換能器到被測介質(zhì)表面的距離成正比。此距離值S與聲速C和傳輸時間T之間的關(guān)系可以用公式表示：S=CT/2。

由于發(fā)射的超聲波脈沖有一定的寬度，使得距離換能器較近的小段區(qū)域內(nèi)的反射波與發(fā)射波重迭，無法識別，不能測量其距離值。這個區(qū)域稱為測量盲區(qū)。盲區(qū)的大小與超聲波液位傳感器的型號有關(guān)。超聲波液位傳感器可以應用于各種復雜工況。換能器內(nèi)置溫度傳感器，可實現(xiàn)測量值的溫度補償。

伺服式液位傳感器是最近比較成功的新型液位傳感器，主要應用在輕油品的高精度測量中。與雷達液位傳感器形成比較強的競爭。 基本原理同鋼帶式液位傳感器，但具有精確的力傳感器以及伺服系統(tǒng)，形成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過考慮鋼帶自身重力，精確地調(diào)節(jié)浮子高度以達到平衡浮力和重力，得到精確的當前液面到罐頂高度，以得到液位值。

靜壓式液位傳感器比較特殊，其利用均勻液體的壓強與高度成正比的關(guān)系通過測量液體底部的壓力來折算液位高度。由于靜壓式液位傳感器受介質(zhì)密度和溫度影響很大，所以常常精度比較差，而為消除這些影響，靜壓式液位傳感器需要很多其他測試儀表，結(jié)果搭建一套完善的靜壓測量系統(tǒng)價格很高。

用靜壓測量原理：當液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓力公式為：

P=ρgH+Po

P:變送器迎液面所受壓力

ρ:被測液體密度

g:當?shù)刂亓铀俣?/p>

Po:液面上大氣壓

H:變送器投入液體的深度

同時，通過導氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，使傳感器測得壓力為：ρg.H 。顯然 , 通過測取壓力 P ，可以得到液位深度。