液位测量及评估在过程自动化领域起着重要作用。试想如果生产过程中液体储罐出现溢流或干转会怎样？选择合适的液位传感器对罐体进行检测就显得尤为重要。液位传感器采用多种技术原理，各有适合的介质和使用情况，下面来跟我们一起走进易学易用小课堂，查漏补缺，百尺竿头更进一步。
阻抗频谱原理
沉积物和气泡通常会导致难以进行可靠的液位检测。阻抗频谱技术可在50…200 MHz范围内的多个频率测量电磁场强度。在这种高频频谱扫描下，每种介质都会产生独特的信号曲线。
上图显示没有介质覆盖传感器端部的情形。衰减低、电导率低、且电容率低。信号曲线位于开关区域以外。
上图显示传感器端部存在介质时的曲线。衰减、电导率和电容率都高，且测得的曲线位于开关区域内。输出状态改变。
当传感器端部仅覆盖有残留介质时，电导率和电容率都高，因为存在部分介质。但衰减较低，因为介质量小。曲线位于开关区域以外，且输出状态不改变。
通过使用 IO-Link可以评估介质的过程值并用于区分不同介质，例如油与水、全脂牛奶与低脂牛奶等。
特点：
· 不受粘附和泡沫影响
· PEEK制成的传感器尖端的无死区密封概念满足 3A 要求
· 不锈钢外壳确保坚固耐用
所有版本都可编程设定。工厂预设适用于水基、油基等介质。
导波雷达原理
传感器按照雷达波传导原理工作。导波雷达使用纳秒级（微波）的电磁脉冲工作。传感器头部发射脉冲，然后脉冲通过金属探头向下传播（引导）。当遇到介质时脉冲反射，并由金属探头收集并引导回传感器头部。发射和接收脉冲之间的时间差（飞行时间）与测量的距离直接成正比。
为了正确解耦雷达脉冲，需要使用至少150 mm²或150 mm直径的金属接收面板。若储罐有金属盖，则其可用作接收板。
上图所示为带金属盖的储罐。由于该盖子可用作接收板，因此无需额外的接收板。
对于带塑料盖的储罐，需要金属接收板。图示为直径至少为150 mm的法兰。
在开口储罐上，也需要接收板。一种简单的办法是使用螺栓将法兰固定在金属角上。
对于油基介质，其流体表面反射雷达脉冲的效果不如水。为了增强并收集信号，必须使用同轴管附件。
使用同轴管时，无需上述的接收板，因此安装更加简单。然而，由固体、乳化液等引起的探头与同轴管之间的桥接会造成错误液位指示。同轴管也可用于水基介质，且管道可定长切割，从而与探头匹配。
特点：
· 部分型号已通过 3A 认证，可用于COP应用
· 部分型号提供高达 40 公斤的抗压强度
· 不锈钢结构
· 防尘、防雾和防蒸汽
非接触雷达原理
雷达传感器无需接触即可检测介质的液位 。传感器根据FMCW（调频连续波）方法工作。以不断变化的频率将77到81GHz范围内的电磁脉冲发送到介质表面。由于变送器连续更改发射信号的频率，因此发射信号与接收信号的频率存在差异。将接收信号的频率减去同一时间发射信号的频率，将得到与介质表面距离成正比的低频信号。通过对该信号进行进一步处理，将得到快速、可靠且高度准确的液位测量值。
80GHz 技术有什么优势？
天线尺寸和频率是决定张角的两个基本因素，从而决定雷达传感器的范围和精度。 基本上：
· 天线尺寸越小，相同频率下的孔径角越大。
· 频率越高，同样尺寸的天线张角越小。
如图所示，这意味着：高频 80GHz 技术可以使用同样小的天线实现相对较小的孔径角。
信号更强，干扰更小。
实际上，窄孔径角产生的强信号聚焦使得检测介电常数低的介质成为可能，因为高聚焦增加了对传感器的反射。此外，高聚焦避免了搅拌器或喷淋球等障碍物被检测到而造成信号干扰。
在整个储罐高度上进行高分辨率、精确的液位检测。
在工业液位检测等应用中，毫米级的精确测量至关重要。测量的精确度和距离的分辨率有多高（即记录电平变化的精确程度）取决于传输频率的带宽。工作在 77 至 81 GHz 频率范围内的 80GHz 雷达传感器的精度是 24 GHz 雷达传感器的 20 倍。此外，高分辨率有助于将液位与罐底不需要的反射区分开来。这使传感器能够准确测量整个储罐高度的液位，并最大限度地减少储罐底部的死区。由于高分辨率还显著缩短了最小可测量距离，因此传感器还可检测完全装满的储罐的准确液位。
连续式电容原理
传感器按照电容原理工作。16 段独立的感应元件可以测量储存在罐内的流体，从探杆到罐璧之间形成一个电场。如有介质的地方会产生一个较强的信号，还没有介质的地方则会产生一个较弱的信号。16段独立的感应元件会评估并检测当前的液位，发出信号供后续的过程控制。
LK 和 LT 系列具有集成的过溢保护功能。防溢出算法独立于一般液位测量工作。如果输出未按预期切换并且液位继续上升，过溢保护将强制输出切换。
LT 系列还有一个单独的介质温度输出。
静压测量原理
静水压力是液体柱施加在表面上的力。它仅取决于容器的高度，因此与容器的形状或体积无关。可以使用以下公式计算静水压力：
如果已知液体的密度或重力加速度，则可以通过静水压力测量确定液体的高度（或液位）。
常见的静水压力应用是测量密闭容器中的液位。为了防止液体氧化，可以使用惰性气体填充，例如啤酒罐中的 CO2。在这种情况下，可以使用两个压力传感器计算压差。顶部传感器测量气体压力，底部传感器测量气体压力加上液体压力。液体的压力（以及因此的液位）来自两次测量之间的差异。
电容点液位测量
电容式传感器可以接触或非接触检测很多介质。用户可以设置 ifm 电容式接近开关的灵敏度，使液体或固体介质也可以通过非金属容器壁进行检测。
要使用电容式传感器成功检测液位，请确保：
· 容器壁不是金属的
· 容器壁厚度小于 6 至 12 毫米
· 传感器附近没有金属
· 传感器的检测表面直接位于容器壁上
· 传感器和容器壁以等电位接地
超声波原理
超声波传感器检测表面反射的声波以测量液位高度。介质表面反射声波，距离信息通过测量的持续时间来确定。
与光学传感器相反，介质的颜色、透明度和反射率与检测无关。
超声波传感器对水分和灰尘高度不敏感。检测表面以非常高的频率振动，从而在对性能产生负面影响之前减少水分和灰尘的堆积。然而，极端温度会影响精度，因为声速与温度有关。
光电测量原理
O1D激光测距传感器和O3D视觉传感器使用PMD飞行时间技术原理来测量到介质表面的距离。飞行时间法测量光传播到表面并返回传感器所需的时间。然后信号由接收器元件处理。
该技术不适用于透明液体的液位测量。它只能用于不透明的液体和固体。
再给大家一图总览以上知识点，希望可以帮助您更精准地根据生产情况选择合适的产品。也别忘了有任何问题可以随时联系我们在线客服，ifm-close to you!
