Как выбрать уровнемер?

• Введение

Датчик уровня жидкости — это прибор, обеспечивающий непрерывное измерение уровня жидкости. Он может использоваться для определения уровня жидкости или сыпучих материалов в определенный момент времени. Он может измерять уровень жидкости в таких средах, как вода, вязкие жидкости и топливо, или в сухих средах, таких как сыпучие материалы и порошки.

Датчик уровня жидкости может использоваться в различных условиях, например, в контейнерах, резервуарах и даже реках, бассейнах и колодцах. Эти датчики широко применяются в погрузочно-разгрузочной, пищевой, энергетической, химической и водоочистной отраслях промышленности. Теперь давайте рассмотрим несколько распространенных измерителей уровня жидкости.

• Погружной датчик уровня

Основанный на принципе пропорциональности гидростатического давления высоте жидкости, погружной датчик уровня использует пьезорезистивный эффект диффузионного кремниевого или керамического датчика для преобразования гидростатического давления в электрический сигнал. После температурной компенсации и линейной коррекции он преобразуется в стандартный выходной ток 4-20 мА постоянного тока. Сенсорная часть погружного гидростатического датчика давления может быть непосредственно погружена в жидкость, а передающая часть может быть закреплена с помощью фланца или кронштейна, что очень удобно для установки и использования.

Погружной датчик уровня изготовлен из усовершенствованного диффузионного кремниевого чувствительного элемента, который можно непосредственно поместить в емкость или воду для точного измерения высоты от конца датчика до поверхности воды и вывода уровня воды через ток 4–20 мА или сигнал RS485.

• Магнитный датчик уровня

Конструкция магнитной заслонки основана на принципе обводного трубопровода. Уровень жидкости в основном трубопроводе соответствует уровню жидкости в контейнерном оборудовании. Согласно закону Архимеда, плавучесть, создаваемая магнитным поплавком в жидкости, и сила тяжести поплавка, регулирующего уровень жидкости, приводят к тому, что при повышении и понижении уровня жидкости в измеряемом сосуде вращающийся поплавок в основном трубопроводе уровнемера также поднимается и опускается. Постоянный магнит в поплавке приводит в движение красно-белый столбик индикатора, поворачивая его на 180° через магнитную соединительную платформу.

Когда уровень жидкости поднимается, поплавок меняет цвет с белого на красный. Когда уровень жидкости опускается, поплавок меняет цвет с красного на белый. Граница между белым и красным цветом обозначает фактическую высоту уровня жидкости в емкости, что позволяет отображать уровень жидкости.

• Магнитострикционный датчик уровня жидкости

Конструкция магнитострикционного датчика уровня жидкости состоит из трубки из нержавеющей стали (измерительного стержня), магнитострикционной проволоки (волноводной проволоки), подвижного поплавка (с постоянным магнитом внутри) и т. д. При работе датчика его схема генерирует импульсный ток в волноводной проволоке, и по мере распространения тока вокруг волноводной проволоки создается магнитное поле импульсного тока.

Снаружи измерительного стержня датчика расположен поплавок, который перемещается вверх и вниз вдоль измерительного стержня в зависимости от изменения уровня жидкости. Внутри поплавка находится набор постоянных магнитных колец. Когда импульсное магнитное поле встречается с магнитным полем магнитных колец, создаваемым поплавком, магнитное поле вокруг поплавка изменяется, так что волноводный провод, изготовленный из магнитострикционного материала, генерирует импульс крутильной волны в месте расположения поплавка. Импульс передается обратно по волноводному проводу с постоянной скоростью и регистрируется механизмом обнаружения. Измеряя разницу во времени между передаваемым импульсным током и крутильной волной, можно точно определить положение поплавка, то есть положение поверхности жидкости.

• Радиочастотный датчик уровня материала

Радиочастотная проводимость — это новая технология регулирования уровня, разработанная на основе емкостного регулирования уровня, которая отличается большей надежностью, точностью и расширенными возможностями применения. Это усовершенствованная версия технологии емкостного регулирования уровня.
Так называемая радиочастотная проводимость — это величина, обратная импедансу в электричестве, которая состоит из резистивной, емкостной и индуктивной составляющих. Радиочастота — это спектр радиоволн высокочастотного измерителя уровня жидкости, поэтому радиочастотную проводимость можно понимать как проводимость, измеряемую с помощью высокочастотных радиоволн.

В процессе работы прибора его датчик формирует значение проводимости относительно стенки и измеряемой среды. При изменении уровня вещества значение проводимости изменяется соответствующим образом. Схема преобразует измеренное значение проводимости в выходной сигнал уровня вещества для осуществления измерения уровня вещества.

• Ультразвуковой уровнемер

Ультразвуковой уровнемер — это цифровой прибор для измерения уровня, управляемый микропроцессором. В процессе измерения датчик посылает импульс ультразвуковой волны, которая, отразившись от поверхности объекта, принимается тем же датчиком и преобразуется в электрический сигнал. Расстояние между датчиком и исследуемым объектом рассчитывается по времени между передачей и приемом звуковой волны.

Преимуществами являются отсутствие механических подвижных частей, высокая надежность, простая и удобная установка, бесконтактное измерение, а также независимость от вязкости и плотности жидкости.

Недостатком является относительно низкая точность, а также наличие «слепых зон» в ходе тестирования. Не допускается измерение параметров сосудов под давлением и летучих сред.

• Радарный уровнемер

Принцип работы радарного измерителя уровня жидкости — передача, отражение, приём. Антенна радарного измерителя уровня жидкости излучает электромагнитные волны, которые отражаются от поверхности измеряемого объекта и затем принимаются антенной. Время прохождения электромагнитных волн от момента передачи до момента приёма пропорционально расстоянию до уровня жидкости. Радарный измеритель уровня жидкости регистрирует время прохождения импульсных волн, а скорость передачи электромагнитных волн постоянна, поэтому можно рассчитать расстояние от уровня жидкости до радарной антенны, чтобы определить уровень жидкости.

В практическом применении существуют два режима работы радарных уровнемеров: частотно-модулированный непрерывный сигнал и импульсный сигнал. Уровнемер с частотно-модулированной непрерывной волной имеет высокое энергопотребление, четырехпроводную систему и сложную электронную схему. Уровнемер с радарной импульсной волной отличается низким энергопотреблением, может питаться от двухпроводной системы 24 В постоянного тока, что обеспечивает искробезопасность, высокую точность и более широкий диапазон применения.

• Радарный уровнемер с направленной волной

Принцип работы волноводного радарного уровнемера аналогичен принципу работы радарного уровнемера, но он посылает микроволновые импульсы через кабель или стержень датчика. Сигнал достигает поверхности жидкости, затем возвращается к датчику и далее поступает в корпус уровнемера. Электроника, встроенная в корпус уровнемера, определяет уровень жидкости на основе времени, необходимого для прохождения сигнала вдоль датчика и его возвращения. Такие уровнемеры используются в промышленности во всех областях технологической обработки.