Что такое датчик уровня жидкости?

Что такое датчик уровня жидкости?

Датчик уровня жидкости — это измерительное устройство, используемое для определения высоты уровня жидкости в резервуаре или контейнере, помогающее оценить оставшееся количество жидкости. Некоторые датчики просто определяют наличие или отсутствие жидкости, в то время как другие могут вычислять процент оставшейся жидкости, непрерывно измеряя уровень. Их также иногда называют датчиками уровня. Некоторые датчики уровня жидкости могут быть перенаправлены на твердые частицы, такие как песок.

Применение датчиков уровня жидкости

В промышленной сфере материалы или чистящие растворители часто хранятся в герметичных непрозрачных контейнерах. Датчики уровня жидкости часто используются для контроля объема резервуаров на крупных предприятиях, включая нефтеперерабатывающие заводы, водоочистные сооружения, заводы по производству напитков и продуктов питания, а также на целлюлозно-бумажных предприятиях. Они также используются не только для контроля остаточного объема, но и для проверки ухудшения качества жидкостей.

Принцип работы датчика уровня жидкости

Существуют различные типы датчиков уровня жидкости, каждый из которых работает по своему принципу. Ниже приведены четыре типа:

1. Поплавковый тип

Трубка со встроенным проводом прикреплена к верхней и нижней части резервуара, а намагниченный поплавок, который поднимается и опускается в тандеме с уровнем жидкости вдоль трубки, плавает на поверхности жидкости. Уровень жидкости измеряется на основе расстояния между поплавком и проводом внутри трубки.

2. Ультразвуковой тип

Ультразвуковые волны передаются на датчик уровня жидкости, а расстояние до уровня жидкости определяется путем измерения времени, необходимого для возврата волн.

3. Емкостной тип

Датчик размещается на небольшом расстоянии от стенки резервуара и контролирует емкость между стенкой и датчиком. Если между датчиком и стенкой находится жидкость, емкость будет большой; если стенка пустая, емкость будет маленькой.

Здесь предполагается, что стенки резервуара сделаны из металла. Если жидкость непроводящая, вклад емкостной составляющей, полученной от жидкости, увеличивается с высотой поверхности жидкости.

В общем, поскольку относительная диэлектрическая проницаемость непроводящей жидкости больше, чем у воздуха, контролируемое значение емкости будет больше при более высоких высотах поверхности жидкости и меньше при более низких высотах поверхности жидкости. Если это соотношение получено заранее как известная функция, высоту датчика уровня жидкости можно определить из фактических измеренных значений выходного сигнала датчика.

С другой стороны, если жидкость является проводящей, то отсутствует компонент емкости, полученный от жидкости, поэтому электрод датчика уровня жидкости может быть покрыт изолятором (диэлектриком с постоянной относительной диэлектрической проницаемостью) и сконфигурирован для эффективного обнаружения колебаний компонента емкости, полученного от воздуха, на основе изменений высоты поверхности жидкости, чтобы определить высоту поверхности жидкости аналогичным образом.

4. Оптический тип

Оптическая система состоит из инфракрасного светодиода и светоприемной части. Она спроектирована таким образом, что инфракрасный свет достигает светоприемной части, когда жидкости нет. Погружение в жидкость предотвращает попадание света в светоприемную секцию из-за преломления, что позволяет обнаружить повышение уровня жидкости.

Бесконтактный датчик уровня жидкости

Бесконтактные датчики уровня жидкости известны как ультразвуковые, радиоволновые, лазерные, радиационные, гравиметрические и датчики прямого видения.

Ультразвуковой тип измеряет время, необходимое ультразвуковым волнам для отражения от поверхности жидкости. Хотя этот тип измерения не зависит от типа жидкости, он уязвим для конденсации и препятствий.

Радиоволновой тип измеряет время, необходимое для отражения электромагнитных волн от поверхности жидкости. Хотя он характеризуется высокой устойчивостью к воздействию окружающей среды, он дорогой и имеет недостаток в виде больших размеров и веса.

Лазерный тип использует полупроводниковый лазер для измерения отражения света от поверхности жидкости. Диаметр пятна мал, поэтому на него не влияют препятствия в резервуаре. С другой стороны, он дорогой и требует контроля безопасности лазера.

Радиационный тип использует передачу и поглощение гамма-лучей для проведения измерений. Хотя его можно использовать в токсичных, горячих и едких средах, он также представляет потенциальный риск для здоровья человека и требует контроля безопасности.

Гравиметрический метод измеряет уровень жидкости путем взвешивания всего резервуара. Хотя он имеет преимущество в том, что на него не влияет внутренняя часть резервуара, он уязвим к изменениям удельного веса жидкости, таким как пузырьки.

Прямой визуальный метод заключается в визуальной проверке уровня. Это наименее затратный метод, но его недостатки заключаются в необходимости очистки при загрязнении и в сложности автоматизации.

Датчик уровня жидкости электродного типа

Датчик уровня жидкости электродного типа (реле уровня) представляет собой электрический датчик уровня без подвижных частей. Он широко используется для контроля уровня жидкости общего назначения в различных отраслях промышленности, таких как сталелитейная, пищевая, химическая, фармацевтическая и полупроводниковая промышленность, а также в сельскохозяйственной воде, на водоочистных сооружениях и в очистке сточных вод.

При измерении между заземляющим электродом и электродом обнаружения подается переменное напряжение. Если электроды не контактируют с жидкостью, ток не течет, но если электроды контактируют с жидкостью, ток течет. Используя этот принцип, можно обнаружить только проводящие жидкости.

Устройство состоит из держателя электрода, технологического соединения, электродного стержня и релейного блока. За исключением релейного блока, в нем нет никаких электронных компонентов и движущихся частей, что упрощает конфигурацию.