投入式液位变送器工作原理

工作原理

投入式液位变送器的工作原理基于液体静压力与液位高度的关系。根据公式\(P = ρgh\)（其中P为液体静压力，\(ρ\)为液体密度，g为重力加速度，h为液位高度），当变送器的传感器投入到液体中时，传感器受到的压力与液位高度成正比。传感器将感受到的压力转换为电信号，经过变送器内部的电路处理，将电信号转换为标准的输出信号，如 4 - 20mA 电流信号或 0 - 5V、0 - 10V 电压信号等，这些信号可以直接被控制系统或显示仪表接收，从而实现对液位的测量和显示。

结构组成

· 传感器探头：这是直接与被测液体接触的部分，通常采用不锈钢、陶瓷等耐腐蚀材料制成。内部包含压力敏感元件，如压阻式、电容式或压电式传感器，用于将液体压力转换为电信号。

· 导气电缆：用于连接传感器探头和变送器主体，其内部有导气管和信号线。导气管的作用是将液体表面的大气压传递到传感器的参考端，以补偿大气压力对测量的影响；信号线则将传感器产生的电信号传输到变送器进行处理。

· 变送器主体：包含信号放大、处理、转换电路以及电源模块等。它将传感器传来的微弱电信号进行放大、滤波、线性化处理，并转换为标准的输出信号，同时为传感器提供稳定的电源。有些变送器还具备温度补偿功能，以提高测量精度。

特点

· 安装简便：只需将传感器探头投入到被测液体中，通过电缆将变送器与显示仪表或控制系统连接即可，无需复杂的安装和调试过程，适用于各种形状和结构的容器液位测量。

· 精度高：采用高精度的压力传感器和先进的信号处理技术，能够实现较高的测量精度，一般精度可达到 ±0.2% FS（满量程）至 ±0.5% FS 之间，满足大多数工业和民用领域的液位测量需求。

· 稳定性好：具有良好的温度稳定性和长期稳定性，能够在不同的环境温度下保持准确的测量结果，并且在长时间运行过程中，测量误差变化较小，减少了定期校准和维护的频率。

· 适应性强：可测量多种液体的液位，包括水、油、酸、碱等各种腐蚀性和非腐蚀性液体。同时，能够适应不同的工作环境，如高温、高压、潮湿等恶劣条件。

· 输出信号标准：通常输出 4 - 20mA 标准电流信号或其他标准的模拟信号，便于与各种自动化控制系统、PLC、DCS 等设备接口，实现液位的远程监控和自动化控制。

应用领域

· 工业领域：在石油化工、制药、食品饮料、造纸、电力等工业生产过程中，广泛应用于各种储罐、反应釜、水池等容器的液位测量和控制，为生产过程的自动化控制提供准确的液位数据，确保生产过程的安全和稳定运行。

· 水处理行业：用于自来水厂、污水处理厂的水池、水塔液位监测，以及工业循环水系统的液位控制，帮助实现水资源的合理利用和节约，同时保证水处理设备的正常运行。

· 建筑与市政工程：在高层建筑的水箱、消防水池液位监测，以及城市给排水系统的泵站、窨井液位测量中发挥着重要作用，有助于保障建筑物的供水安全和城市排水系统的正常运行。

· 农业灌溉：可用于灌溉水池、水坝等液位监测，帮助农民合理控制灌溉用水，提高水资源利用效率，实现精准灌溉。