超聲波式、伺服式、靜壓式液位傳感器的工作原理

來源：上海余洋傳感科技有限公司 2012年12月09日 21:26

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出高頻超聲波脈沖遇到被測介質表面被反射回來，部分反射回波被同一換能器接收，轉換成電信號。超聲波脈沖以聲波速度傳播，從發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之間的關系可以用公式表示：S=CT/2。
    由于發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域內的反射波與發射波重迭，無法識別，不能測量其距離值。這個區域稱為測量盲區。盲區的大小與超聲波液位傳感器的型號有關。超聲波液位傳感器可以應用于各種復雜工況。換能器內置溫度傳感器，可實現測量值的溫度補償。
    伺服式液位傳感器是zui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，但具有的力傳感器以及伺服系統，形成閉環調節系統，通過考慮鋼帶自身重力，地調節浮子高度以達到平衡浮力和重力，得到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，結果搭建一套完善的靜壓測量系統價格很高。
    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:當地重力加速度　　
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。

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