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液位傳感器的工作原理及其特點(diǎn)
浮子式液位傳感器
工作原理:浮子式水位傳感器由編碼器、浮子、平衡錘等組成。當(dāng)水位變化時,由漂浮在水面的浮子牽動鋼絲使水位輪轉(zhuǎn)動,再通過機(jī)械編碼輸出相應(yīng)的編碼值。該編碼器中裝有碼輪,用“二、十進(jìn)制”方式通過開關(guān)狀態(tài)來表示相應(yīng)的水位。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定可靠、成熟,運(yùn)用廣泛。注意事項(xiàng):若建有靜水測井,使用時要防止淤積。缺點(diǎn):靜水測井不僅增加了建設(shè)投入,而且給水位觀測值帶來一定誤差;傳感器養(yǎng)護(hù)工作量大;泥沙及冰凍對其精度和使用影響嚴(yán)重,甚至不能使用。輸出接口:開關(guān)量或者連續(xù)量。
1.2 超聲波液位計(jì)
工作原理:發(fā)射機(jī)以一定工作頻率將加在其上的電信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動的聲信號,聲信號在空氣或水中傳播遇到水面反射回來,傳感器接收到返回的聲信號,又將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號,作為接收機(jī)的輸入信號。由于實(shí)現(xiàn)了電能和聲能的轉(zhuǎn)換,因此又稱之為換能器。按聲波傳播介質(zhì)的不同,超聲波傳感器又分為液介式和氣介式兩種。在應(yīng)用中,根據(jù)不同的測量距離和測量精度選擇不同的工作頻率。工作頻率越高,測量精度越高,但量程越短。在空氣介質(zhì)中,應(yīng)用于水位測量使用的主要頻率有20kHz、25kHz、33.3kHz、41.66kHz等。特點(diǎn):測量精度高、速度快;不受泥沙淤積的影響;安裝較簡單,不需要建造靜水測井。注意事項(xiàng):有溫度漂移現(xiàn)象,要定時率定。缺點(diǎn):價格高;只能在寬敞的安裝條件下使用;精度受水面漂浮物、氣候、波浪、冰凍等外界因素的影響,且存在一定的測量盲區(qū)。
1.3 壓力式液位傳感器
工作原理:壓力式水位傳感器是通過敏感元件感應(yīng)壓力的變化,利用半導(dǎo)體硅材料的壓阻效應(yīng),實(shí)現(xiàn)壓力與電信號的轉(zhuǎn)換。主要分為壓阻式和氣泡式兩類。壓阻式傳感器長期放在水底,半導(dǎo)體硅片長期被水壓變形產(chǎn)生疲勞,由此產(chǎn)生時間漂移。氣泡式傳感器將半導(dǎo)體硅片放在水上,測試時再加壓,平時處在無壓或微壓狀態(tài),因此時間漂移很小。特點(diǎn):安裝較簡便,量程寬,結(jié)冰期可以正常運(yùn)行。注意事項(xiàng):有時間、溫度漂移,要定時率定。缺點(diǎn):當(dāng)其用于小量程時,**誤差大,精度受到較大影響;泥沙影響測量精度;有時間、溫度漂移;傳感器維護(hù)工作量大。