Уровень жидкости: Всё про уровень жидкости в резервуаре: измерение, приборы и т.д.

Всё про уровень жидкости в резервуаре: измерение, приборы и т.д.

Уровень жидкости — это положение поверхности жидкости, находящейся выше или ниже нулевой точки, относительно которой проводятся измерения. Нулевая точка в измерении уровня обычно является начальной точкой отсчета при выполнении измерений.

Базовая линия или нулевая точка, находящаяся на уровне дна резервуара

Рекомендуем изучить каталог приборов для измерения уровня.

Для чего измереют уровень

Измерение уровня нужно для того, чтобы обеспечивать заранее заданный стандарт обслуживания для устройства. Отклонения от необходимого уровня могут вызвать сбои в работе и даже вывод устройства из эксплуатации.

Каждый автовладелец хоть раз в жизни измерял уровень масла при помощи ручного щупа, который представляет из себя тонкий длинный металлический объект с отметкой, определенной производителем автомобиля, соответствующей необходимому количеству масла в баке.

В промышленности применим тот же принцип, что и в измерении уровня масла в автомобиле, т.к. сложные устройства от малых до огромных габаритов требуют соблюдения заранее определенного уровня какой-либо жидкости: воды, нефтепродукта, особого химического раствора и т.д.
В результате измерений уровня получают информацию, необходимую для безопасной и эффективной эксплуатации завода. На некоторых заводах измерение уровня жидкости помогает оценить объемы сырья для переработки, объемы израсходованных закончившихся продуктов и объемы накопившихся при складировании отходов.

Измерение уровня жидкости в резервуаре всегда является вертикальным измерением. В данном случае измерением уровня будет высота жидкости или высота, на которую поднялась поверхность жидкости над донной плоскостью резервуара.

Базовая линия может находится с таким же успехом и наверху резервуара. В зависимости от того, где находится базовая линия, возможны различные виды непосредственного измерения уровня. Если за базовую линию принят уровень донной плоскости резервуара, то измерения уровня могут осуществляться, от донной части резервуара до поверхности жидкости; и это будет называться измерением высоты заполненного пространства в резервуаре. Если базовая линия находится наверху резервуара, измерение может проводится вне жидкости, от поверхности жидкости до верхней точки резервуара; обычно это называется измерением свободного или незаполненного объема в резервуаре (над поверхностью жидкости). Различие между измерением уровня жидкости заполненного объема и измерением свободного объема проиллюстрировано на рисунке ниже.

Два типа измерения уровня жидкости с непосредственным отсчетом

Методы измерения уровня жидкости

Существует два основных метода измерения уровня жидкости: непрерывное измерение и определение уровня при достижении заранее заданного значения.

Приборы, с помощью которых осуществляется непрерывное измерение уровня непрерывно выдают числовые показания уровня. Это позволяет осуществлять непрерывный контроль за уровнем.

Иногда, необходимо отслеживать только уровни, достигшие критических точек. Подобный тип измерения уровня нередко называется определением уровня в системе с уставками. Когда уровень жидкости достигает уставки, прибор приводит в движение рычажный механизм или включает реле, после чего начинается осуществление корректировки или регулировки.

Датчик уровня воды — измерение и контроль уровня воды в емкостях

Бесконтактные датчики уровня жидкости неинвазивные

Бесконтактный контроль уровня жидкости подразумевает отсутствие непосредственного взаимодействия контролируемого материала и самого датчика уровня.

Различают два вида бесконтактного измерения уровня:

• Применение принципов уровнеметрии, которые не требуют физического контакта с материалом – ультразвуковые, радарные, микроволновые, радиоизотопные;
• Неинвазивные бесконтактные датчики уровня – отсутствует не только физический контакт датчика с жидкостью, но и не нарушается целостность сосуда или резервуара, т.е. датчик устанавливается снаружи емкости, контроль происходит через стенку сосуда с жидкостью.

Выбрать и купить датчик уровня жидкости вы можете в интернет-магазине …

Микроволновые радарные бесконтактные уровнемеры жидкости

Для работы радарных уровнемеров не требуется непосредственный контакт с контролируемой жидкостью, как правило они устанавливаются в крышке емкости или над ней, если материал последней радиопрозрачный.

К тому же микроволновые радарные уровнемеры не восприимчивы к пару, пенообразованию, бурлению. Микроволновое излучение легко проникает через пластик, что позволяет реализовать неинвазивный бесконтактный контроль уровня жидкости.

Ультразвуковые бесконтактные датчики уровня жидкости

Ультразвуковые датчики жидкости и воды также устанавливаются в крышку емкости. В случае применения ультразвука неинвазивное измерение невозможно, так как звуковые волны не проходят сквозь материалы.

Ультразвуковые датчики уровня делят на ультразвуковые сигнализаторы уровня, т.е. сенсоры, контролирующие дискретные изменения (есть/нет), и ультразвуковые уровнемеры (преобразователи уровня), которые формируют электрический или цифровой сигнал пропорциональный изменению уровня жидкости.

Ультразвук капризен, и качество измерений сильно зависит от влажности воздуха, температуры окружающей среды, парообразования, наличия газовых подушек в резервуаре. Пенообразование и бурление делают измерение уровня невозможным.

Бесконтактные неинвазивные датчики уровня жидкости

Существуют обстоятельства, когда контакт с жидкостью невозможен (например, в фармацевтике, пищевом производстве) или нежелателен (жидкость агрессивна, загрязненная), а также когда нельзя вмешиваться в конструкцию резервуара и сверлить в нем какие-то отверстия.

В этом случае решением проблемы будет применение неинвазивного бесконтактного измерения уровня.

Микроволновый сигнализатор уровня

Микроволновое излучение прекрасно проходит сквозь неметаллические материалы, но задерживается жидкостями с диэлектрической постоянной более 3. Это позволяет организовать бесконтактный неинвазивный контроль уровня жидкости с помощью микроволновых сигнализаторов предельного уровня.

Микроволновые сигнализаторы барьерного типа поставляются с четырьмя частотами приема-передачи, чтобы обеспечить установку нескольких барьеров в непосредственной близости друг от друга. К тому же, микроволновое излучение поляризовано, что позволяет устанавливать вплотную два комплекта, работающих на одной частоте, развернув их на 90° относительно друг друга.

Вибрационный неинвазивный сигнализатор уровня

Сенсорная технология построена на методе мониторинга локальных механических свойств резервуара с жидкостью. Датчик воздействует на стенку резервуара и вызывает его вибрацию. Акселерометр является частью датчика и измеряет вибрации, вызванные силой, и передает сигнал на процессор датчика. Алгоритм процессора вычисляет значение вибрации каждый раз, когда датчик выполняет измерение.

Датчик устанавливается снаружи металлических или пластиковых резервуаров для жидкости. Больше не нужно ни монтировать внутри резервуара, ни сверлить отверстия. Датчик имеет встроенную связь Bluetooth для телефонов Android и iOS. Кроме того, датчик имеет два выхода для интеграции, например, в промышленные сети, управляющие реле, сигнальное оборудование или зуммеры.

Блок управления не требуется. Применяется для всех видов жидкостей, таких как пресная вода, топливо, масло, канализационные и сточные воды.

Емкостные бесконтактные датчики уровня жидкости серии KQ10

Емкостной неинвазивный бесконтактный датчик серии KQ10 − это устройство для непрерывного определения уровня жидкостей и масел через стенку непроводящего сосуда. Прибор устанавливается снаружи ёмкости с помощью двухсторонней клейкой ленты без вмешательства в конструкцию резервуара.

Для надежного обнаружения уровня жидкости в проводящем сосуде можно установить датчик на непроводящую байпасную трубу диаметром от 10 мм.

В датчик встроены 3 точечных сигнализатора уровня, которые позволяют контролировать 3 состояния: пустой, заполненный и переполненный резервуар, что уменьшает количество устанавливаемых датчиков и упрощает монтаж.

Накладные неинвазивные емкостные датчики уровня

Накладной емкостный датчик GPLS-25 для контроля уровня через стенку просто и быстро вводится в эксплуатацию за счёт установки с помощью двухстороннего скотча или специальных хомутов. А также благодаря удобной настройке датчика, при которой можно установить режим работы (замыкание/размыкание) и чувствительность.

Накладной датчик отлично подходит для индикации уровня жидкости в стеклянных или пластмассовых указателях уровня ввиде трубки или сосудах цилиндрической формы.

Датчик контроля уровня жидкостей в непроводящих резервуарах

Датчик уровня FLEXI FLD-32 НОВАЯ МЕДУЗА ‒ это неинвазивное бесконтактное устройство для сигнализации уровня жидкости (проводящей и непроводящей) в стеклянном или пластиковом резервуаре.

Прибор имеет гибкий корпус из полиуретанового материала, что позволяет устанавливать его на изогнутых поверхностях (пластиковые контейнеры, канистры, пластиковые ванны, бассейны и т.д.)

Благодаря конструкции датчик уровня НОВАЯ МЕДУЗА можно применять с емкостями без использования дополнительных отверстий, установив устройство снаружи с помощью самоклеящегося слоя и специальной крепежной ленты.

Оптический неинвазивный датчик уровня жидкости

Миниатюрные фотоэлектрические сигнализаторы уровня жидкости BL13-TDT предназначены для установки на прозрачные трубки диаметром от 6 до 13 мм с толщиной стенки не более 1 мм. Материал трубки ФЭП или аналогичной прозрачности. Датчик BL13-TDT сигнализирует наличие или отсутствие жидкости в трубке, на которой он установлен.

Обратитесь к специалистам компании ООО «РусАвтоматизация»
для правильного подбора неинвазивного датчика контроля уровня.

Подбор поплавкового кабельного датчика сигнализатора уровня жидкости

Сигнализатор уровня жидкости | «ЭМИС-Сигнал»

Описание продукции

Скачать опросный лист

Вибрационный сигнализатор уровня «ЭМИС-Сигнал» представляет собой датчик уровня в резервуаре, который показывает достижение определенного уровня контролируемой среды в резервуаре или трубе. Он состоит из сенсора в виде камертона (вибровилки, вилки), который контактирует с контролируемой средой, и электронного блока, формирующего специальные сигналы при выходе значения уровня за пределы допустимых параметров.

В стандартном исполнении «вибровилка» имеет длину для жидкости  50 мм, при спецзаказе возможно удлинение до 4 000 мм.

Датчик контроля уровня жидкости работает по следующему принципу: от  пьезоэлектрического преобразователя на сенсор задаются колебания возбуждаемые на резонансной частоте, примерно 1200 Гц. Частота резонанса колебательной системы зависит от сопротивления среды, в которой находится сенсор, а значит от глубины погружения в жидкость. В тот момент, когда происходит изменение состояния среды между вилками, частота колебаний изменяется. Изменение частоты отслеживает микропроцессор, который формирует управляющий сигнал — переключает состояние выходных контактов сигнализатора уровня жидкости, которые представляют из себя твердотельное реле, с последующим включением/выключением механизмов, устройств.

Точка переключения для воды составляет около 13 мм от кончика вилки по вертикали и горизонтального края вилки.  Точка переключения варьируется для различных жидкостей с разной плотностью, при этом плотность жидкости должна быть не менее 500 кг/м³

В отличие от аналогов, использующих другие физические принципы, вибрационный датчик предельного уровня нечувствителен к проводимости или диэлектрической проницаемости среды, к наличию пены или мусора на её поверхности, а также газовых и твердых включений в её объеме.

Вибрационный сигнализатор предельного уровня имеет две пары нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов. Их переключение зависит от установки сигнализации уровня (верхнего или нижнего) и наличия контакта со средой.

В качестве индикатора используется светодиод, на котором отображается состояние контактов.

Датчики уровня воды, уровнемеры жидкости

Как правильно проверить уровень масла в АКПП

Многим водителям удобнее ездить на АКПП. Но она технически сложнее и относится к дорогим узлам в машине. Для поддержания трансмиссии в надлежащем состоянии нужно сохранять масло на уровне, рекомендованном производителем. Поэтому водителю надо знать, как проверить уровень масла в АКПП и когда его пора пополнить.

Проверка уровня масла в АКПП

Признаки нехватки недостатка жидкости в АКПП

На современных машинах средний интервал замены трансмиссионной жидкости в АКПП составляет 60-70 тыс. км на одометре. Но иногда масло нужно доливать, не дожидаясь названного срока.

Недостаток уровня масла в АКПП

Разработчики АКПП рекомендуют проверять уровень ATF через каждые 5-7 тыс. км пробега. Это помогает определить примерный момент, когда понадобится залить новую жидкость. Кроме того, своевременная проверка позволяет избежать износа уплотнений и маслонасоса.

Признаки недостатка жидкости в трансмиссии:

• 
  сильный шум в КПП при выжиме сцепления, когда авто неподвижно;
• 
  машина дергается при переходе на повышенные передачи.

Конечно, лучше не дожидаться проявления подобных симптомов и своевременно проверять отметку уровня  масла в АКПП. Так трансмиссия прослужит дольше.

Порядок проверки уровня масла в АКПП

Когда смазочная жидкость залита в нужном объеме, узлы трансмиссии работают корректно, машина лучше управляется. Эффективный способ избежать поломки АКПП — своевременный контроль уровня смазки. Как это делать, точнее всего описывает производитель каждой марки авто. Однако в ряде случаев не удается использовать мануал, поэтому далее поэтапно описаны методы контроля.

Подготовка к проверке уровня масла в АКПП

Порядок действий:

• 
  ТС устанавливают на ровную площадку;
• 
  находят под капотом специальный проверочный щуп, чаще всего в машинах с АКПП он выкрашен в красный цвет, чтобы не путать со щупом для моторного масла, который окрашен в желтый;
• 
  зону рядом со щупом тщательно очищают, чтобы в трансмиссию не попали загрязнения;
• 
  извлекают щуп и также вытирают чистой тряпкой, чтобы нитки или ворс не попали в жидкость.

Чистка щупа перед проверкой уровня масла в АКПП

Стандартно на щуп нанесены отметки для измерения уровня трансмиссионной жидкости – для прогретой и не прогретой коробки. Они обозначены соответственно: «Hot» и «Cold».

Как проверить масло в АКПП, оснащенной щупом?

Когда инструмент подготовлен, можно начинать проверку уровня масла в АКПП.

Работу выполняют 2 способами:

• 
  в непрогретой коробке для определения предположительного результата;
• 
  в прогретой – для более точного мониторинга.

Холодный метод контроля выглядит так:

• 
  запускают двигатель для непродолжительной работы на холостых оборотах, при этом меняют положения селектора, чтобы добиться равномерного распределения масла по всем узлам трансмиссии;
• 
  коробку ставят в режим паркинга;
• 
  при включенном двигателе щупом проверяют критерии смазки – вставляют в посадочное отверстие, прижимают до упора и после извлечения оценивают уровень, до которого дошла масляная пленка;
• 
  если жидкость не доходит до отметки «Min» у значения «Cold», ее необходимо долить, в противном случае следует удалить излишек.

Слив масла из АКПП

Более достоверную информацию удается получить при проверке в горячей коробке. Для этого необходимо проехать 10-15 км, чтобы разогреть машину. Далее процесс выглядит также, как описано выше. Только ориентируются на отметку «Hot».

Кроме уровня масла попутно выясняют:

• 
  присутствует ли в масле металлическая пыль и грязь, свидетельствующие о серьезном износе системы;
• 
  сильно ли потемнела смазка, что говорит о необходимости ее замены.

Как проверить масло в АКПП, не оснащенной щупом?

Не все модели авто оснащены щупом для проверки уровня масла. Иногда для оценки предусмотрено смотровое окошко. В остальных случаях коробка имеет лишь 2 отверстия – для заливки и слива масла.

В подобных АКПП появление излишка жидкости невозможно – для ее отвода в поддон есть специальная трубка. Но важно знать, не понижен ли уровень. Процедура выглядит так:

• 
  проезжают несколько километров с целью прогреть АКПП;
• 
  размещают авто на яму или подъемник для доступа к нижней части;
• 
  ручку ставят в положение паркинга;
• 
  откручивают пробку из сливного отверстия на поддоне – если масла хватает, оно немного выльется, если даже на капает — жидкость надо доливать.

Заливка масла при проверке его уровня в АКПП без щупа

Добавляют масло через маслоналивное отверстие в моторе – льют, пока из слива не потечет эмульсия. Затем дожидаются, пока излишек стечет, после чего можно закручивать пробку.

Последствия эксплуатации авто с неправильным уровнем масла в АКПП

При эксплуатации авто с недостаточным уровнем масла в АКПП, проявляются следующие симптомы:

• 
  ТС хуже управляется;
• 
  из трансмиссии доносятся нехарактерные звуки;
• 
  авто хуже реагирует на переключение передач.

Если вы заметили хоть один из симптомов, стоит долить или полностью менять масло.

Проблемы с машиной при недостатке смазки в автоматической коробке вызваны тем, что насос затягивает воздух. Соприкасающиеся детали хуже смазываются, а со временем изнашиваются. Кроме того, коробка сильнее греется.

Последствия езды на автомобиле с высоким уровнем масла в АКПП

Избыток жидкости возможен только в машинах, оснащенных проверочным щупом. Там нет автоматического сброса излишка. Лишняя жидкость вспенивается, окисляется и при сильном нагреве испаряется. В итоге выходят из строя клапаны системы и прочие элементы.

При длительной езде в таком режиме меняется молекулярная структура масла, что сказывается на его качестве. В результате детали коробки смазываются плохо и быстрее изнашиваются. Если упустить момент, скорее всего, понадобится серьезный ремонт.

Проверка уровня масла в АКПП. Особенности процесса для разных моделей авто

Мы рассмотрели усредненные методы и нюансы измерения трансмиссионной жидкости. Но в зависимости от конкретной модели появляются небольшие нюансы процедуры.

• 
  Audi, Volkswagen, BMW. Большинство из них не модифицированы щупами. Вместо этого предусмотрено смотровое окно, чтобы проверить уровень масла. Если щуп есть, селектор ставят не на «паркинг», а на «нейтралку».
• 
  Dodge, Honda, Mitsubishi, Hyundai, Jeep, Mazda – во всех этих автомобилях следует проверять смазку при положении рычага в позиции N, а не P.

Вывод

Очевидно, что проверка уровня масла в АКПП – процедура несложная. Ее вполне может выполнить автовладелец в гараже. Главное – соблюдать базовые рекомендации и учитывать характерные особенности конкретной модели автомобиля. Иногда на щупе вместо двух отметок нанесена одна. Также в зависимости от производителя предпочтительнее может оказаться горячий метод проверки, но при заглушенном двигателе. Наконец, важно точно знать, в какое положение следует ставить рычаг переключения – паркинг или нейтральная передача. Будьте внимательны к этим особенностям. 

Что такое датчик уровня жидкости?

Датчики уровня жидкости, являющиеся неотъемлемой частью управления процессами во многих отраслях промышленности, делятся на два основных типа. Датчики измерения предельного уровня
используются для обозначения отдельной дискретной высоты жидкости — заданного условия уровня. Как правило, этот тип датчика работает как сигнализация высокого уровня,
сигнализирует о переполнении или в качестве маркера аварийного состояния низкого уровня.

Датчики уровня непрерывного действия более сложны и могут
обеспечивают контроль уровня всей системы. Они измеряют уровень жидкости в пределах диапазона, а не в одной точке, производя аналог
выход, который напрямую зависит от уровня жидкости в сосуде. Для создания системы управления уровнем выходной сигнал связывается с
контур управления технологическим процессом и к визуальному индикатору.

Обнаружение интерфейса уровня

Что такое переключатель уровня?

В этих датчиках предельного уровня магнитный поплавок перемещается вместе с поверхностью жидкости, приводя в действие герметичный «геркон».
в стебле.Простая конструкция, не требующая особого обслуживания, легко устанавливается; сводит к минимуму удары, вибрацию и давление; и работает с
разнообразие СМИ. Геркон может быть однополюсным, однополюсным (SPST) или однополюсным, двойным (SPDT).

Бесконтактные ультразвуковые датчики для измерения уровня жидкости

Эти передатчики включают в себя аналоговый сигнальный процессор, микропроцессор, переключатели диапазона двоично-десятичного (BCD) диапазона и выход
схема драйвера.Передача импульсов и стробирующего сигнала от микропроцессора через аналоговый сигнальный процессор к датчику,
который посылает ультразвуковой луч на поверхность жидкости. Датчик обнаруживает эхо-сигнал от поверхности и направляет его обратно в микропроцессор.
для цифрового представления расстояния между датчиком и уровнем жидкости. Благодаря постоянному обновлению принимаемых сигналов,
микропроцессор вычисляет усредненные значения для измерения уровня жидкости.

В случае датчика непрерывного действия микропроцессор преобразует усредненное значение в аналоговый сигнал от 4 до 20 мА, линейный с уровнем жидкости.
Когда эхо от уровня не возвращается на датчик в течение 8 секунд, выходной сигнал системы падает ниже 4 мА,
указывает на низкий уровень или пустую трубу. С точечным датчиком микропроцессор сравнивает усредненное значение с переключателем BCD.
устанавливает и активирует выходное реле для индикации высокого или низкого уровня.Потеря сигнала более 8 секунд обесточивает реле.
и восстанавливает их исходное состояние. Электроника включает задержку в полсекунды, которая сводит к минимуму эффекты поверхностной турбулентности.

Контактные ультразвуковые датчики уровня для измерительных приложений

Ультразвуковое устройство с низким энергопотреблением внутри этих датчиков измеряет уровень жидкости в определенной точке. Состоит из монтируемого на месте датчика и
встроенный твердотельный усилитель, контактные ультразвуковые датчики уровня не имеют движущихся частей и не требуют калибровки.Обычно они оснащены
с клеммными колодками для подключения источника питания и внешних устройств управления. Ультразвуковой сигнал пересекает зазор в полдюйма в
датчик, управляющее реле переключается, когда в зазоре находится жидкость. Уровень чувствительности находится на полпути вдоль зазора для горизонтально установленного
датчики, вверху зазора для вертикально установленных датчиков. Когда жидкость опускается ниже этого уровня, ультразвуковой сигнал ослабляется и
в конечном итоге переключает реле в исходное состояние.

Эти датчики уровня используются в сосудах или трубопроводах для автоматического управления насосами, соленоидными клапанами и аварийными сигналами высокого / низкого уровня. Два потребуются для
для заполнения и опорожнения резервуаров, а также для измерения объемов жидкости. Совместимы с большинством жидкостей, не подвержены воздействию покрытий, липких капель, пены и т. Д.
и пар. Однако жидкости с высокой аэрацией и жидкости, достаточно вязкие, чтобы закупорить зазор датчика, могут вызвать проблемы.

Датчики уровня емкости

Как и ультразвуковые датчики уровня, емкостные датчики могут выполнять точечное или непрерывное измерение уровня.Они используют зонд для контроля уровня жидкости
изменения в резервуаре, электронное преобразование выходного сигнала к значениям емкости и сопротивления, которые преобразуются в аналоговые сигналы.
Зонд и стенка сосуда приравниваются к двум обкладкам конденсатора, жидкость к диэлектрической среде. Потому что сигнал исходит
от одного только изменения уровня нарастание материала на датчике не оказывает никакого влияния. Непроводящие сосуды с жидкостью могут потребовать сдвоенных зондов или
внешняя токопроводящая полоса.

В зонде, который может быть жестким или гибким, обычно используется проводящий провод, изолированный ПТФЭ. Использование нержавеющей стали в качестве датчика
основной металл обеспечивает дополнительную чувствительность, необходимую для измерения непроводящих, гранулированных жидкостей или жидкостей с низкими диэлектрическими свойствами.
(диэлектрическая проницаемость менее 4). Гибкие зонды необходимо использовать при недостаточном зазоре для жесткого зонда или в приложениях.
которые требуют очень большой длины.Жесткие зонды обеспечивают более высокую стабильность, особенно в турбулентных системах, где колебания зонда могут
вызывают колебания сигнала.

Уровень | Датчики Gems

Датчик уровня для гидравлических подъемников в оборудовании для разработки длинных забоев

Гидравлическая подъемная система используется для подъема и опускания стрелы комбайна (также называемого механическим погрузчиком) для удаления угля из забоя.Для эффективной и безопасной непрерывной работы требуется надежный датчик уровня гидравлического масла.

Универсальный датчик уровня, комбайн / комбайн

Производители комбайнов и оборудования для комбайнов требуют обратной связи о состоянии всех контейнеров с уровнем жидкости и резервуаров на их транспортных средствах.

Пожарная машина: гидроусилитель руля с XLS-1

Современные пожарные машины оснащены многочисленными элементами управления и датчиками жидкости: уровня воды, давления воды, расхода воды, контроля давления в шинах, уровня транспортного средства, индикации уклона и т. Д.

Ультразвуковой датчик непрерывного действия Точность

Серия Gems UCL (ультразвуковой непрерывный уровень), в которую входят UCL-510 и UCL-520, обе обеспечивают линейный выходной сигнал 4-20 мА, масштабированный для соответствия значению измерения уровня.

Поглощение или поиск источников: общий обзор

Поглощение и источник — это термины, используемые для описания того, как соответствующая нагрузка (устройство, включаемое или выключаемое датчиком) получает питание по отношению к датчику.

Gems Бесконтактный радарный датчик уровня в сельском хозяйстве

На современной ферме установлено множество оборудования, которое помогает фермерам обрабатывать большие площади земли и, таким образом, выращивать больше продуктов.

Как рассчитать ширину луча радара

Радиолокационная технология работает, посылая короткие микроволновые сигналы в сторону жидкости через датчик.Затем микроволновый сигнал попадает на поверхность жидкости и отражается обратно к датчику.

Как работает выход с открытым коллектором?

Выход с открытым коллектором — это полупроводниковая переключающая схема, используемая со многими датчиками уровня Gems.

Основы двухпроводной токовой петли 4-20 мА

Многие сенсоры Gems предлагают линейный выходной сигнал 4-20 мА (мА) для передачи на приемник (измеритель / дисплей, ПЛК и т. Д.).) при измерении уровня или давления.

Руководство по устранению неполадок при установке программного обеспечения UCL-510

Если вы получаете сообщения об ошибках во время установки программного обеспечения UCL-510, мы обнаружили, что следующие шаги помогут исправить ошибку.

Визуальный контроль уровня в резервуаре с реагентами для пищевых продуктов и напитков

Коммерческие предприятия по переработке пищевых продуктов принимают сырые пищевые продукты, такие как арахис или другое зерно, и перерабатывают их в пригодный для использования продукт для выпечки, например, тесто.

Обеспечение уровня охлаждающей жидкости в автобусах

По мере того, как городской автобус курсирует по городу, существует множество функций, которые работают одновременно, чтобы автобус был вовремя, чтобы пассажиры были вовремя и все работали бесперебойно и без перебоев.

Серия LS-7, Боковые переключатели уровня в подогревателях пищи

Если вы ищете надежный и экономичный датчик уровня, устанавливаемый сбоку, на который могут рассчитывать ваши клиенты, не ищите дальше.Датчик серии LS-7 — идеальное решение!

Датчик уровня охлаждающей жидкости в генераторах

Производство электроэнергии или выработка электроэнергии — это процесс производства электроэнергии из источников первичной энергии. Эти источники включают: дизельное топливо, тепловую энергию, энергию ветра, солнечную и химическую энергию.

Представляем сегментированный коаксиальный радарный датчик уровня

Представляем дополнение к семейству радаров: сегментированные коаксиальные радары длиной более 1 метра.

1 «NPT теперь доступен для LS, XM и XT 800

Gems Sensors расширила варианты монтажа для блоков LS, XM и XT 800, добавив в них 1 «NPT.

CAP-3: Конкурентоспособные цены для больших объемов

Новый CAP-3 — это емкостный датчик для OEM-производителей, который предлагает очень конкурентоспособные цены для приложений большого объема.

Повторное знакомство с мини-передатчиком

Gems Sensors вновь представляет линейку миниатюрных датчиков уровня непрерывного действия для небольших резервуаров — XM-XT 300 и XM-XT 700.

RLI-G — Готов к работе с самыми требовательными приложениями уровня резервуара!

Волноводный радар RLI-G — это датчик непрерывного уровня с неподвижными частями, оснащенный передовой радарной технологией определения уровня, обеспечивающий надежную работу в самых сложных морских и промышленных приложениях для измерения уровня в резервуарах.

Медицинская сенсорная техника для медицинской визуализации и лазеров

Продукция Gems Sensors используется в индустрии медицинских технологий более 20 лет для изготовления широкого спектра медицинского оборудования. Вот некоторые из приложений, в которых наша медицинская сенсорная технология использовалась нашими клиентами.

Поплавковый выключатель постоянного уровня и датчики уровня жидкости

Дюжина способов измерения уровня жидкости и принцип их работы — Измерение уровня | Датчики уровня | Датчики уровня

Технологии измерения уровня на переходном этапе

Самый простой и старый промышленный прибор для измерения уровня — это, конечно же, смотровое стекло.При ручном подходе к измерению смотровые стекла всегда имели ряд ограничений. Материал, используемый для его прозрачности, может потерпеть катастрофическое повреждение с последующим оскорблением окружающей среды, опасными условиями для персонала и / или пожаром и взрывом. Уплотнения склонны к утечкам, а наросты, если они есть, закрывают видимый уровень. Безоговорочно можно сказать, что обычные смотровые стекла — самое слабое звено любой установки. Поэтому их быстро заменяют более передовые технологии.

Другие устройства определения уровня включают устройства, основанные на удельном весе, физическом свойстве, наиболее часто используемом для определения уровня поверхности. Простой поплавок, имеющий удельный вес между удельным весом технологической жидкости и паров свободного пространства над поверхностью, будет плавать у поверхности, точно следуя его подъемам и падениям. Измерения гидростатического напора также широко используются для определения уровня.

Когда задействованы более сложные физические принципы, развивающиеся технологии часто используют компьютеры для выполнения вычислений.Это требует отправки данных в машиночитаемом формате от датчика в систему управления или мониторинга. Форматы выходных сигналов преобразователей, пригодные для компьютерной автоматизации, — это токовые петли, аналоговые напряжения и цифровые сигналы. Аналоговые напряжения просты в установке и устранении, но могут иметь серьезные проблемы с шумом и помехами.

Самая простая и старая промышленная передача сигналов — это токовые петли 4-20 мА (где ток петли изменяется в зависимости от измерения уровня), которые сегодня являются наиболее распространенным выходным механизмом.Токовые петли могут передавать сигналы на большие расстояния с меньшим ухудшением качества. Цифровые сигналы, закодированные в любом из множества протоколов (например, Foundation Fieldbus, Hart, Honeywell DE, Profibus и RS-232), являются наиболее надежными, но более старые технологии, такие как RS-232, могут обрабатывать только ограниченные расстояния. Новые возможности беспроводной связи можно найти в сигналах новейших передатчиков, что позволяет передавать их на огромные расстояния практически без ухудшения качества.

Что касается более совершенных измерительных технологий (например,g., ультразвуковой, радиолокационный и лазерный), более сложные форматы цифрового кодирования требуют цифрового компьютерного интеллекта для форматирования кодов. Сочетание этого требования с потребностью в расширенных коммуникационных возможностях и схемах цифровой калибровки объясняет тенденцию встраивания компьютеров на базе микропроцессоров практически во все устройства для измерения уровня (см. Рисунок 1).

Известные технологии определения уровня

В этой статье мы предполагаем, что плотность пара в свободном пространстве (обычно в воздухе) пренебрежимо мала по сравнению с плотностью технологической жидкости.Предположим также, что в резервуаре находится только одна однородная технологическая жидкость. Некоторые из этих технологий могут использоваться для многоуровневых приложений, когда две или более несмешивающихся жидкости разделяют сосуд.

1. Стеклянный указатель уровня. Доступные в различных конструкциях, как бронированные, так и незащищенные, стеклянные датчики используются более 200 лет в качестве простого метода измерения уровня жидкости. Преимущество этой конструкции — возможность видеть истинный уровень через прозрачное стекло.Обратной стороной является возможность разбивания стекла, что может привести к утечке или безопасности персонала.

2. Поплавки . Поплавки работают по простому принципу: помещают плавучий объект с удельным весом, промежуточным между удельным весом технологической жидкости и паров свободного пространства над резервуаром, а затем прикрепляют механическое устройство для считывания его положения. Поплавок опускается на дно паров свободного пространства и плавает поверх технологической жидкости. Хотя сам по себе поплавок является основным решением проблемы определения поверхности жидкости, считывание положения поплавка (т.е., произвести фактическое измерение уровня) по-прежнему проблематично. Ранние поплавковые системы использовали механические компоненты, такие как кабели, ленты, шкивы и шестерни для передачи информации об уровне. Сегодня популярны поплавки с магнитами.

Ранние поплавковые датчики уровня обеспечивали моделируемое аналоговое или дискретное измерение уровня с использованием сети резисторов и нескольких герконов, что означает, что выходной сигнал датчика изменяется дискретно. В отличие от устройств непрерывного измерения уровня, они не могут различать значения уровня между ступенями.

3. Поплавки, 4. Барботеры и 5. Датчики дифференциального давления — это все устройства для измерения гидростатического давления. Таким образом, любое изменение температуры вызовет сдвиг удельного веса жидкости, как и изменения давления, которые влияют на удельный вес пара над жидкостью. Оба приводят к снижению точности измерения. Вытеснители работают по принципу Архимеда. Как показано на рисунке 2, в сосуде подвешен столб из твердого материала (вытеснитель).Плотность вытеснителя всегда больше, чем у технологической жидкости (он будет тонуть в технологической жидкости), и он должен простираться от минимально необходимого уровня до, по крайней мере, самого высокого уровня, который необходимо измерить. По мере повышения уровня технологической жидкости колонна вытесняет объем жидкости, равный площади поперечного сечения колонны, умноженной на уровень технологической жидкости в буйке. Выталкивающая сила, равная этому перемещенному объему, умноженному на плотность технологической жидкости, толкает поплавок вверх, уменьшая силу, необходимую для поддержки его против силы тяжести.Преобразователь, связанный с передатчиком, отслеживает и связывает это изменение силы с уровнем.

Датчик уровня барботажного типа показан на рис. 3. Эта технология используется в емкостях, работающих при атмосферном давлении. Погружная трубка, открытый конец которой находится рядом с открытым сосудом, переносит продувочный газ (обычно воздух, хотя может использоваться инертный газ, такой как сухой азот, когда существует опасность загрязнения технологической текучей среды или окислительной реакции с ней) в резервуар.

По мере того, как газ течет вниз к выпускному отверстию погружной трубки, давление в трубке повышается до тех пор, пока не преодолеет гидростатическое давление, создаваемое уровнем жидкости на выпускном отверстии.Давление равно плотности технологической жидкости, умноженной на ее глубину от конца погружной трубки до поверхности, и контролируется датчиком давления, подключенным к трубке.

Датчик уровня перепада давления (DP) показан на рисунке 4. Важным измерением является разница между общим давлением на дне резервуара (гидростатическое давление жидкости плюс статическое давление в резервуаре) и статическим или напорным давлением. в сосуде. Как и в случае с барботером, разница гидростатического давления равна плотности технологической жидкости, умноженной на высоту жидкости в резервуаре.Устройство на Рисунке 4 использует атмосферное давление в качестве эталона. Вентиляционное отверстие наверху поддерживает давление в свободном пространстве, равное атмосферному.

В отличие от барботеров, датчики перепада давления могут использоваться в невентилируемых (находящихся под давлением) емкостях. Все, что требуется, — это подсоединить контрольный порт (сторона низкого давления) к порту в резервуаре выше максимального уровня заполнения. В зависимости от физических условий процесса и / или расположения датчика относительно технологических соединений все еще могут потребоваться продувка жидкостью или барботеры.

6. Тензодатчики. Тензодатчик или тензодатчик — это, по сути, механический опорный элемент или кронштейн, оснащенный одним или несколькими датчиками, которые обнаруживают небольшие искажения в опорном элементе. При изменении силы, действующей на датчик веса, кронштейн слегка изгибается, что приводит к изменению выходного сигнала. Калиброванные датчики веса были изготовлены с допустимой нагрузкой от долей унций до тонн.

Для измерения уровня датчик веса должен быть встроен в опорную конструкцию судна.Когда технологическая жидкость заполняет резервуар, усилие на датчик веса увеличивается. Зная геометрию сосуда (в частности, его площадь поперечного сечения) и удельный вес жидкости, очень просто преобразовать известный выход датчика веса в уровень жидкости.

Несмотря на то, что тензодатчики имеют преимущество во многих приложениях из-за их бесконтактной природы, они дороги, и опорная конструкция судна и соединительные трубопроводы должны быть спроектированы с учетом требований тензодатчика к плавающей опорной конструкции.Общий вес резервуара, трубопроводов и соединительной конструкции, поддерживаемых резервуаром, будет взвешиваться системой загрузки в дополнение к желаемому весу нетто или продукта. Этот общий вес часто приводит к очень плохому отклонению от веса нетто, а это означает, что вес нетто составляет очень небольшой процент от общего веса. Наконец, рост несущей конструкции, вызванный неравномерным нагревом (например, от утреннего до вечернего солнечного света), может отражаться в виде уровня, как и боковая нагрузка, ветровая нагрузка, жесткие трубопроводы и крепление от оборудования для предотвращения опрокидывания (для тензодатчиков, установленных снизу). .Короче говоря, требования к системе взвешивания тензодатчиков должны быть первостепенными при проектировании опор сосуда и трубопроводов, иначе производительность быстро ухудшится.

7. Магнитные уровнемеры. Эти датчики (см. Рисунок 5) являются предпочтительной заменой смотровых стекол. Они похожи на поплавковые устройства, но сообщают местоположение поверхности жидкости магнитным способом. Поплавок, несущий набор сильных постоянных магнитов, движется во вспомогательной колонне (поплавковой камере), прикрепленной к судну с помощью двух технологических соединений.Эта колонна ограничивает поплавок сбоку так, чтобы он всегда был близко к боковой стенке камеры. Когда поплавок движется вверх и вниз по уровню жидкости, вместе с ним перемещается намагниченный челнок или гистограмма, показывая положение поплавка и тем самым обеспечивая индикацию уровня. Система может работать только в том случае, если вспомогательная колонна и стенки камеры выполнены из немагнитного материала.

Многие производители предоставляют конструкции поплавков, оптимизированные для удельного веса измеряемой жидкости, будь то бутан, пропан, масло, кислота, вода или границы раздела двух жидкостей, а также большой выбор материалов поплавков.

Это означает, что манометры могут работать с высокими температурами, высокими давлениями и агрессивными жидкостями. Большие поплавковые камеры и поплавки с высокой плавучестью доступны для применений, где ожидается накопление.

Камеры, фланцы и технологические соединения могут быть изготовлены из синтетических материалов, таких как Kynar, или экзотических сплавов, таких как Hastelloy C-276. Камеры специальной конфигурации могут работать в экстремальных условиях, таких как паровая оболочка для жидкого асфальта, камеры увеличенного размера для мгновенного испарения, расчет температуры для жидкого азота и хладагентов.Многочисленные металлы и сплавы, такие как титан, инколой и монель, доступны для различных комбинаций высоких температур, высокого давления, низкого удельного веса и агрессивных жидкостей. Сегодняшние магнитные уровнемеры также могут быть оснащены магнитострикционными и волноводными радиолокационными передатчиками, что позволяет преобразовывать локальные показания манометра в выходы 4-20 мА и цифровую связь, которые могут быть отправлены в контроллер или систему управления.

8. Датчики емкости. Эти устройства (см. Рисунок 6) работают на том факте, что технологические жидкости обычно имеют диэлектрическую проницаемость, значительно отличающуюся от диэлектрической проницаемости воздуха, которая очень близка к 1,0. Масла имеют диэлектрическую проницаемость от 1,8 до 5. Чистый гликоль — 37; водные растворы составляют от 50 до 80. Эта технология требует изменения емкости, которая изменяется в зависимости от уровня жидкости, создаваемого либо изолированным стержнем, прикрепленным к датчику и технологической жидкости, либо неизолированным стержнем, прикрепленным к датчику и либо стенка сосуда или эталонный зонд.По мере того, как уровень жидкости повышается и заполняет большую часть пространства между пластинами, общая емкость пропорционально увеличивается. Электронная схема, называемая емкостным мостом, измеряет общую емкость и обеспечивает непрерывное измерение уровня.

Возможно, наиболее существенное различие между более ранними технологиями непрерывного измерения уровня жидкости и теми, которые сейчас набирают популярность, — это использование измерений времени пролета (TOF) для преобразования уровня жидкости в обычный выходной сигнал.Эти устройства обычно работают, измеряя расстояние между уровнем жидкости и контрольной точкой на датчике или передатчике в верхней части сосуда. Система обычно генерирует импульсную волну в контрольной точке, которая проходит либо через паровое пространство, либо через проводник, отражается от поверхности жидкости и возвращается к датчику в контрольной точке. Электронная схема синхронизации измеряет общее время в пути. Разделив время прохождения на удвоенную скорость волны, мы получим расстояние до поверхности жидкости.Технологии различаются в основном видом импульса, используемого для измерения. Ультразвук, микроволны (радар) и свет доказали свою полезность.

9. Магнитострикционные датчики уровня. Преимущества использования магнита, содержащего поплавок, для определения уровня жидкости уже установлены, а магнитострикция — это проверенная технология для очень точного определения местоположения поплавка. Вместо механических связей магнитострикционные датчики используют скорость крутильной волны вдоль провода, чтобы найти поплавок и сообщить его положение.

В магнитострикционной системе (см. Рисунок 7) поплавок содержит ряд постоянных магнитов. Сенсорный провод подсоединяется к пьезокерамическому сенсору на передатчике, а зажим для натяжения прикрепляется к противоположному концу сенсорной трубки. Трубка либо проходит через отверстие в центре поплавка, либо примыкает к поплавку за пределами немагнитной камеры поплавка.

Чтобы определить местонахождение поплавка, передатчик посылает короткий импульс тока по проводу датчика, создавая магнитное поле по всей его длине.Одновременно срабатывает схема синхронизации. Поле немедленно взаимодействует с полем, создаваемым магнитами в поплавке. Общий эффект заключается в том, что в течение короткого времени протекания тока в проводе создается скручивающая сила, очень похожая на ультразвуковую вибрацию или волну. Эта сила распространяется обратно к пьезокерамическому датчику с характерной скоростью. Когда датчик обнаруживает волну напряжения, он вырабатывает электрический сигнал, который уведомляет схему синхронизации о прибытии волны и останавливает схему синхронизации.Схема синхронизации измеряет временной интервал (TOF) между началом текущего импульса и приходом волны.

На основании этой информации местоположение поплавка определяется очень точно и отображается передатчиком в виде сигнала уровня. Ключевые преимущества этой технологии заключаются в том, что скорость сигнала известна и постоянна с переменными процесса, такими как температура и давление, и на сигнал не влияют пена, расходимость луча или ложные эхо. Еще одно преимущество заключается в том, что единственная движущаяся часть — это поплавок, который перемещается вверх и вниз вместе с поверхностью жидкости.

10. Ультразвуковые уровнемеры. Ультразвуковые датчики уровня (см. Рисунок 8) измеряют расстояние между датчиком и поверхностью, используя время, необходимое для прохождения ультразвукового импульса от датчика до поверхности жидкости и обратно (TOF). Эти датчики используют частоты в диапазоне десятков килогерц; время прохождения ~ 6 мс / м. Скорость звука (340 м / с в воздухе при 15 градусах Цельсия, 1115 кадров в секунду при 60 градусах F) зависит от смеси газов в свободном пространстве и их температуры.Хотя температура датчика компенсируется (при условии, что датчик имеет ту же температуру, что и воздух в свободном пространстве), эта технология ограничивается измерениями атмосферного давления в воздухе или азоте.

11. Лазерные уровнемеры. Разработанные для сыпучих продуктов, суспензий и непрозрачных жидкостей, таких как грязные отстойники, молоко и жидкий стирол, лазеры работают по принципу, очень похожему на принцип действия ультразвуковых датчиков уровня. Однако вместо того, чтобы использовать скорость звука для определения уровня, они используют скорость света (см. Рисунок 9).Лазерный передатчик в верхней части сосуда излучает короткий световой импульс вниз к поверхности технологической жидкости, который отражает его обратно в детектор. Схема синхронизации измеряет прошедшее время (TOF) и вычисляет расстояние. Ключевым моментом является то, что лазеры практически не имеют разброса луча (расходимость луча 0,2 градуса) и ложных эхо-сигналов, и могут быть направлены через пространство размером всего 2 дюйма. 2 лазера точны, даже в паре и пене. Они идеально подходят для использования на судах с многочисленными препятствиями и могут измерять расстояния до 1500 футов.Для приложений с высокой температурой или высоким давлением, например, в корпусах реакторов, лазеры часто используются в сочетании со специальными смотровыми окнами, чтобы изолировать преобразователь от процесса. Эти стеклянные окна изолируют передатчик от технологического процесса. Эти стеклянные окна хорошо пропускают лазерный луч с минимальным рассеиванием и ослаблением и должны содержать условия процесса.

12. Радарные уровнемеры. Воздушные радарные системы излучают микроволны вниз либо от рупорной, либо от стержневой антенны в верхней части судна.Сигнал отражается от поверхности жидкости обратно к антенне, и схема синхронизации вычисляет расстояние до уровня жидкости, измеряя время прохождения туда и обратно (TOP). Ключевой переменной в радиолокационной технике является диэлектрический контакт жидкости. Причина в том, что количество отраженной энергии на микроволновых (радиолокационных) частотах зависит от диэлектрической проницаемости жидкости, и если Er низкий, большая часть энергии радара входит или проходит. Вода (Er = 80) дает отличное отражение при изменении или неоднородности Er.

Передатчики для волноводных радаров (GWR)

(см. Рисунок 10) также очень надежны и точны. Жесткий зонд или гибкая кабельная антенная система направляет микроволновую печь вниз от верхней части резервуара до уровня жидкости и обратно к передатчику. Как и в случае с воздушным радаром, изменение Er с более низкого на более высокое приводит к отражению. Волноводный радар в 20 раз более эффективен, чем воздушный радар, потому что волновод обеспечивает более сфокусированный путь энергии. Различные конфигурации антенн позволяют проводить измерения до ER = 1.4 и ниже. Более того, эти системы могут быть установлены как вертикально, так и в некоторых случаях горизонтально, при этом направляющая изгибается под углом до 90 градусов, что обеспечивает четкий сигнал измерения.

GWR обладает большинством преимуществ и немногими недостатками ультразвуковых, лазерных и открытых радарных систем. Скорость волны радара в значительной степени не зависит от состава паровоздушного пространства, температуры или давления. Он работает в вакууме без необходимости повторной калибровки и может измерять через большинство слоев пены.Ограничение волны, чтобы она следовала за зондом или кабелем, устраняет проблемы с распространением луча и ложные эхо-сигналы от стен и конструкций резервуара.

Сводка

Общие тенденции в различных технологиях измерения отражают движущие силы рынка. Усовершенствованная цифровая электроника делает датчики уровня и другие измерительные устройства более удобными, надежными, простыми в настройке и менее дорогими. Усовершенствованные коммуникационные интерфейсы передают дату измерения уровня в существующую систему управления и / или информацию компании.

Современные датчики уровня включают в себя все большее разнообразие материалов и сплавов для борьбы с суровыми условиями окружающей среды, такими как масла, кислоты и экстремальные температуры и давления. Новые материалы помогают технологическим приборам соответствовать специальным требованиям, таким как сборки из материала с оболочкой из ПТФЭ для коррозионных применений и электрополированной нержавеющей стали 316 для требований чистоты. Зонды, изготовленные из этих новых материалов, позволяют использовать контактные датчики практически в любом приложении.

Как работают датчики уровня жидкости

В нашей недавней статье мы расскажем все, что вам нужно знать о датчиках уровня жидкости, от того, как они работают, до различных доступных типов.

Что такое датчик уровня жидкости?

Датчики уровня жидкости используются для контроля и регулирования уровней определенного сыпучего вещества в замкнутом пространстве. Эти вещества обычно являются жидкими, однако датчики уровня жидкости также могут использоваться для контроля твердых веществ, таких как порошки.Существует много различных типов датчиков уровня жидкости, и они имеют несколько применений, например, как в промышленности, так и в быту.

Как они используются?

Датчики уровня жидкости широко используются в промышленности. В автомобилях используются датчики уровня жидкости для контроля различных жидкостей, включая топливо, масло, а иногда и специальные жидкости, такие как жидкость для гидроусилителя руля. Датчики уровня жидкости также можно найти в промышленных резервуарах для хранения суспензий, а датчики уровня воды можно найти даже в бытовых приборах, таких как кофемашины.Базовые датчики уровня жидкости могут использоваться для определения точки, в которой жидкость опускается ниже минимального или поднимается выше максимального уровня. Многие датчики уровня жидкости могут указывать конкретное количество жидкости в контейнере относительно минимального / максимального уровней, чтобы обеспечить непрерывное измерение объема.

Какие бывают типы датчиков уровня жидкости?

Существует несколько различных типов датчиков уровня жидкости, используемых для определения предельного уровня жидкости.В некоторых типах датчиков уровня жидкости используется магнитный поплавок, который поднимается и опускается вместе с жидкостью в контейнере. Как только жидкость и, соответственно, магнит достигают определенного уровня, срабатывает язычковый магнитный переключатель. Обычно в верхней и нижней части контейнера есть переключатель, позволяющий определять минимальный и максимальный уровни жидкости. Многие датчики уровня жидкости также включают в себя защитный экран для защиты магнита от турбулентности или помех от прямого контакта с жидкостью.

Другой распространенный тип датчика уровня жидкости известен как датчик проводимости. В этом датчике уровня жидкости можно использовать только жидкости, проводящие электричество. Проводящий датчик включает в себя источник питания, обычно довольно низкого напряжения. Внутри контейнера помещают не менее двух электродов. Когда токопроводящая жидкость достигает определенной точки, она вступает в контакт как с более длинным, так и с более коротким электродом, замыкая цепь и активируя внутренний переключатель.

Пневматические датчики также довольно часто встречаются с особо опасными жидкостями или в системах, где использование электричества нецелесообразно или невозможно.Это связано с тем, что сам датчик вообще не контактирует напрямую с жидкостью. Датчик определяет уровень воздуха между жидкостью и пневматическим датчиком, а затем использует его для расчета количества жидкости, используемой для заполнения оставшейся части контейнера. Эти типы датчиков уровня жидкости также относительно рентабельны.

Существуют также другие типы датчиков уровня жидкости, которые обеспечивают непрерывное измерение жидкостей. Магнитострикционные датчики уровня жидкости похожи по конструкции на обычные магнитные поплавковые датчики, однако уровень магнита измеряется с помощью магнитострикционной проволоки, которая реагирует, когда ее магнитное поле прерывается присутствием магнита.Точная точка, в которой происходит это прерывание, может быть определена по расстоянию между нижней частью провода и точкой столкновения. Альтернативы этой конструкции включают в себя магниторезистивный датчик, посредством которого на рычаг поплавка вставляется дополнительный магнит, позволяющий выполнять точную триангуляцию для определения точного положения магнитов. Этот тип датчика уровня жидкости обычно используется вместе с компьютерными программами из-за его точности. Бесконтактный датчик уровня жидкости оснащен передовой технологией обработки сигналов, позволяющей бесконтактно определять уровень жидкости.

Хотите узнать больше? Взгляните на нашу подборку статей в нашем блоге.

Реле уровня жидкости Руководство по выбору: типы, характеристики, применение

Реле уровня жидкости обнаруживают уровни жидкости или границы раздела жидкостей, таких как масло и вода, или раздела жидких и твердых веществ. Реле уровня жидкости используются в ряде приложений для мониторинга контейнеров с жидкостью, включая мониторинг выкидных линий, нагревателей и печей, а также в других бытовых приборах, автомобильных приложениях и технологиях управления.

Технические характеристики коммутатора

Для выбора подходящего реле уровня жидкости важно понимать различные факторы системы управления уровнем жидкости. Переключатель является важным элементом системы, и при выборе переключателя важно учитывать тип измерения, тип переключателя, конфигурацию, а также характеристики полюса и хода.

Тип измерения

Датчики уровня жидкости обеспечивают измерение высоты или положения поверхности жидкости с использованием множества различных технологий и методов.

Оптические датчики обнаруживают уменьшение или изменение передачи инфракрасного света, излучаемого диодом через материал.

Мембранные датчики давления и дифференциальные датчики измеряют давление или изменение давления в резервуаре, таком как сборный резервуар или резервуар для хранения.

Радарные или микроволновые датчики измеряют с помощью эмиттанса и обнаружения микроволновых импульсов.

Ультразвуковые датчики уровня жидкости или sonic измеряют время, необходимое отраженной звуковой волне, чтобы вернуться к датчику от целевой поверхности.

Вибрационный камертон или Датчики уровня жидкости используют пьезоэлектрический кристалл или другую технологию для создания вибрации зонда, а затем отслеживания наличия, отсутствия, увеличения или уменьшения этой вибрации.

Таблица Кредит: Энциклопедия Омега — Измерение расхода и уровня

Тип переключателя

Электромеханический переключатель — Электромеханические переключатели имеют механические контакты или реле.Эти типы переключателей могут управлять более широким диапазоном параметров тока и напряжения. На них не действуют грязь, туман, магнитные поля или диапазон температур от почти абсолютного нуля до 1000 °. Электромеханические переключатели могут адаптироваться к несоосности при установке / применении, чтобы гарантировать отсутствие тока утечки и сделать его доступным во многих схемах, приводах и корпусах. К недостаткам можно отнести их цену, ограниченный жизненный цикл контактов, большой размер и медленную реакцию.

Твердотельный переключатель — Твердотельный переключатель — это электрические устройства, у которых нет движущихся частей, которые могут изнашиваться.Они могут переключаться быстрее без искрения между контактами или проблем с контактной коррозией. К их недостаткам можно отнести высокую стоимость установки очень высоких номиналов тока.

Конфигурация

При выборе реле уровня пользователь должен определить, требует ли электрическая цепь нормально разомкнутый или нормально замкнутый переключатель.

Столб / бросок

Большинство переключателей имеют один или два полюса и одно или два хода, но некоторые производители выпускают переключатели уровня для специальных применений.Количество полюсов описывает количество отдельных цепей, которые могут проходить через переключатель одновременно. Количество бросков описывает количество цепей, которыми может управлять каждый полюс. Это отмечается конфигурацией схемы (NO / NC). Разрывы — это прерывания цепи, вызванные разделенными контактами, которые переключатель вводит в каждую цепь, которую он размыкает или прерывает в цепи.

Однополюсные однополюсные (SPST) — Однополюсные однополюсные (SPST) переключатели замыкают или разрывают соединение одного проводника в одной ответвленной цепи.Обычно они имеют две клеммы и называются однополюсными переключателями

.

Однополюсные двухпозиционные переключатели (SPDT) — Однополюсные двухпозиционные переключатели (SPDT) замыкают или разрывают соединение одного проводника с одним из двух других однопроводных проводов. Обычно они имеют три клеммы и обычно используются парами. Переключатели SPDT иногда называют трехпозиционными переключателями.

Двухполюсные одинарные переключатели (DPST) — Двухполюсные однополюсные переключатели (DPST) замыкают или разрывают соединение двух проводников цепи в однофазной цепи.Обычно они имеют шесть клемм и доступны как в версиях с мгновенным контактом, так и в версиях с постоянным контактом.

Двухполюсные двухпозиционные переключатели (DPDT) — Двухполюсные двухпозиционные переключатели (DPDT) обеспечивают или разрывают соединение двух проводов с двумя отдельными цепями. Обычно они имеют шесть клемм и доступны как в версиях с мгновенным контактом, так и в версиях с постоянным контактом.

Прочие — Прочие специальные типы метания с более чем двумя полюсами. Примеры включают переключатели, которые предназначены для разделения нагрузок на отдельные цепи (например,г., выключатель фар).

Кредит изображения: Digi-Key

Диапазон измерения

Диапазон измерения, вероятно, является наиболее важной характеристикой, которую необходимо учитывать при выборе реле уровня жидкости. Он определяется как диапазон уровня, который могут измерять устройства. Диапазон измерения определяется максимальным и минимальным уровнями среды. Пользователь также должен учитывать ожидаемые колебания уровня медиа. Если выбран правильный диапазон измерения, меньше данных будет потеряно во время события, выходящего за пределы диапазона измерения.

• Допустимое превышение диапазона датчика — Спецификация выхода за пределы диапазона ограничивает диапазон совпадающих продуктов указанным диапазоном, умноженным на выбранный коэффициент выхода за пределы диапазона. Это сохраняет возвращаемые совпадения, близкие к требуемому диапазону, и отфильтровывает продукты с более широким диапазоном, чем необходимо. Чтобы активировать эту опцию, необходимо указать «От», «До» и «Выход за пределы диапазона».

Пример: Пользователь указывает датчик в диапазоне от 0 до 100. Без спецификации выхода за пределы диапазона датчики с диапазонами от 0 до 100, от 0 до 1000 и от -10 000 до +10 000 возвращаются как совпадения.Спецификация выхода за пределы диапазона 50% отфильтрует любые датчики с полным диапазоном шкалы более 150.

Электрические характеристики

Также критическое значение имеют номинальные значения тока и напряжения, которые требуются переключателям. Аналоговые выходы реле уровня могут быть сигналами тока или напряжения. Также возможен импульсный или частотный.

• Максимальный ток — Максимальный номинальный ток устройства (заводская табличка).
• Максимальное напряжение переменного тока — Максимальное номинальное напряжение переменного тока устройства.
• Максимальное напряжение постоянного тока — Максимальное номинальное напряжение постоянного тока устройства.
• Транзисторно-транзисторная логика (TTL) — Схема драйвера TTL позволяет управлять состоянием переключателя с помощью уровня логического входа TTL. Питание может подаваться на пару обозначенных силовых клемм, а затем управлять работой переключателя с помощью цепи управления на 5 В.

Коммуникационный интерфейс

Есть два основных интерфейса связи:

Последовательный — Последовательная связь означает, что биты данных отправляются последовательно (один за другим) по одной линии.Преимущества последовательной связи заключаются в том, что данные можно отправлять дальше, а кабельное соединение проще и требует меньше проводов. Последовательные интерфейсы используют протокол последовательной связи, такой как универсальная последовательная шина (USB), RS232 или RS485.

Параллельный — Параллельная связь означает, что одновременно передается несколько битов данных. Больше информации можно отправить быстрее и надежнее, но время обработки больше. Параллельные интерфейсы используют протокол параллельной связи, например интерфейсную шину общего назначения (GPIB).

Технические характеристики процесса

• Рабочие условия процесса — Необходимо учитывать два рабочих условия процесса:
• Максимальное рабочее давление — Максимальное рабочее давление материала, на которое рассчитано устройство.
• Диапазон температур материала — Максимальная температура материала, на которую рассчитано устройство.
• Удельный вес жидкости — Удельный вес жидкости — это относительная плотность вещества по отношению к плотности воды при 4 ° C.

Плотность можно рассчитать по следующей формуле:

Удельный вес = плотность жидкости (г / мл) / плотность воды (1,00 г / мл),

с плотностью воды, определяемой как масса / объем

Здесь можно узнать удельный вес некоторых распространенных жидкостей.

Монтажные стили

Типы монтажа определяются как боковые, верхние и нижние. Монтаж датчика зависит от состояния системы перед выходом, характеристик контейнера, а также от того, предназначен ли датчик для контактных или бесконтактных измерений.Эти переключатели могут быть установлены сверху, снизу или сбоку контейнера, в котором находится измеряемое вещество. Некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе варианта монтажа, — это размер корпуса переключателя или датчика, а также пространство, доступное в приложении. Коммутатор должен быть прочным, чтобы выдерживать воздействие окружающей среды системы.

Характеристики

Некоторые функции, которые могут сделать реле уровня жидкости более желательными, являются программируемыми, имеют функции контроллера, регистратора или сумматора, а также встроенный индикатор аварийной сигнализации, звуковой или видимый.

• Устройства с диапазоном измерения , настраиваемым в полевых условиях позволяют пользователю регулировать диапазон измерения в зависимости от контейнера для материала и условий окружающей среды.
• , предназначенные для использования в санитарных целях — Устройства предназначены для использования в санитарных целях, например, в фармацевтической и пищевой промышленности.
• Перекачивание суспензий / взвешенных твердых частиц — Устройства могут работать с суспензиями или взвешенными твердыми веществами, такими как сточные воды и сточные воды.
• Встроенная сигнализация / индикатор — Устройства имеют встроенную звуковую или визуальную сигнализацию, которая представляет собой нечто большее, чем замыкание переключателя или реле.
• Программируемый — Устройства можно запрограммировать для различных диапазонов, материалов, мощности и т. Д.
• Функции контроллера — Устройства имеют или принимают входные сигналы датчиков, обеспечивают функции управления (например, пределы, ПИД-регулятор, логику) и выдают управляющий сигнал.

Приложения

Мониторинг уровня жидкости важен в самых разных областях применения.Любой производственный процесс, включающий наполнение или хранение жидкости в резервуаре или сосуде, выиграет от использования реле уровня жидкости. Они также являются важной частью систем управления технологическим процессом, которые регулируют скорость потока в резервуар для хранения или реактор и из него.

Изображение предоставлено: cmcontrols.com

Реле уровня жидкости

можно использовать для обнаружения и сигнализации высокого или низкого уровня, обнаружения утечек, отключения при переполнении и регулирования границы раздела между уровнями различных сред.Они используются в самых разных отраслях промышленности, не ограничиваясь ими: производство продуктов питания и напитков, химическая и фармацевтическая, морская, медицинская и топливно-энергетическая промышленность.

Видео кредит: uncleculdesac / CC BY 3.0

ресурсов

Введение в измерение уровня

Какой уровень технологии подходит для вашего приложения?

Фраден, Джейкоб. Справочник по современным датчикам: физика, конструкции и приложения. Нью-Йорк: Спрингер, 2010.Распечатать.

Ориентация на измерение уровня

Ньюарк — Выбор правильного поплавкового переключателя (pdf)

Энциклопедия Омега — Измерение расхода и уровня

Изображение предоставлено:

Датчики и органы управления Gems

Датчик уровня жидкости на основе динамических интерферометров Фабри – Перо в обработанном капиллярном волокне

Экспериментальная установка

Экспериментальная измерительная установка должна быть такой, чтобы обеспечить разрешение в мкм на уровне жидкости HCF.Для этого используется шприцевой насос, изготовленный методом 3D-печати и управляемый платформой Arduino ³³ . Система технического зрения состоит из камеры CCD и линзы объектива Mitutoyo в \ (\ times 10 \). На рисунке 5 изображена вся используемая установка. При использовании шприца (10 мл) минимальный объем жидкости, который может перемещать шаговый двигатель, составляет \ (1 \) мкл, а при использовании химического стакана и системы обзора этот мкл вытеснения жидкости в шприце вызывает движение \ (0,65 \) мкм на уровне жидкости в химическом стакане.Следовательно, заполнение 1,55 мм HCF подразумевает вытеснение 2,37 мл жидкости из шприца. Кроме того, спектры отражения получают с использованием широкополосного источника света (HP 83437A) и анализатора оптического спектра (OSA) (Anritsu MS9740A, разрешение 30 мкм). Единственное соображение, которое следует учитывать при выборе источника света, — это то, что он предлагает такую ​​плотность мощности, чтобы мешающий сигнал, отраженный датчиком, был выше уровня шума, с относительно высоким отношением оптического сигнала к шуму (OSNR).Для этого важно подчеркнуть, что на основе моделирования, выполненного с использованием метода двунаправленного распространения луча методом конечных элементов (двунаправленного BPM) программного обеспечения RSoft, существует эффективность обратной связи \ (\ sim 11,6 \% \) с кремнеземом. капилляр обратно в SMF (управляемый режим LP \ (_ {01} \)).

Рис. 5

Изображение экспериментальной установки, используемой для регулирования уровня жидкости в волокне с полой сердцевиной.

Результаты экспериментов и моделирования

Как упоминалось выше, разработанный и изготовленный датчик позволяет не только определять уровень жидкости в конструкции, но и показатель преломления жидкости.Следовательно, проведенные экспериментальные результаты, которые показаны ниже, включают две большие группы. Сначала для разных уровней воды сравнивался реальный уровень жидкости с расчетным. Во-вторых, как уровень жидкости, так и показатель преломления были определены для разных жидкостей. В обоих случаях моделирование проводилось с использованием двунаправленного BPM программного обеспечения RSoft. Датчик не измеряет температуру и, следовательно, не способен компенсировать отклонения ее значения.Следовательно, эксперименты должны проводиться при постоянной температуре от первого эталонного измерения.

Спектральная характеристика изготовленной структуры представлена ​​на рис. 6. На рис. 6а показан спектральный отклик HCF без отверстий (рис. 2), а также отклик при обработке HCF с помощью fs. лазер (вписано четыре отверстия). Видно, что проделывание отверстий приводит к увеличению потерь и уменьшению амплитуды интерференционной картины.Аналогичным образом, в обоих случаях, в дополнение к резонатору Фабри – Перо, соответствующему HCF, делается вывод о наличии интерферометрического вклада с более низкочастотной составляющей, связанной с механизмами AR. На рис. 6b показана амплитуда БПФ спектров на рис. 6а, а также амплитуда, соответствующая моделированию структуры. Реализация отверстий изменяет не пространственную частоту, а только амплитуду спектрального вклада резонатора Фабри – Перо. Доминирующая пространственная частота имеет значение \ (1.{-1} \), что соответствует длине резонатора \ (\ sim 1550 \) мкм (реальная длина HCF).

Рис. 6

( a ) Спектры отражения HCF без отверстий (рис. 2) и HCF с 4 отверстиями (рис. 3b). ( b ) Амплитуда БПФ из спектров ( a ), а также амплитуда, соответствующая моделируемой структуре.

На рисунке 7 показаны экспериментальные спектры для различных уровней жидкости в УВФ (200, 700 и \ (1200 мкм) мкм) (рис. 7a), а также полученные спектры БПФ для уровней жидкости 100, 400, 700. , 1000 и \ (1300 \) мкм (рис.7б). Жидкость — вода с показателем преломления 1,318. Важно отметить, что во время заполнения HCF необходимо подождать примерно \ (\ sim 90 \) секунд (\ (25 \ times 25 \) мкм отверстие), чтобы стабилизировать жидкость и, таким образом, получить стабильную спектральная картина. Большие отверстия вызывают более быстрое заполнение ³⁴ , но большее ухудшение амплитуды спектрального сигнала помехи. Более того, закрашенный контурный график пространственной частоты, соответствующей уровням жидкости между 100 и \ (1400 \) мкм, измеренным экспериментально (рис.8а) или моделированием (рис. 8б).

В спектрах БПФ можно наблюдать присутствие трех больших вкладов, соответствующих воздуху, воде и совместным полостям (полная HCF), как ранее указывалось в уравнении. (1). В этой работе, в отличие от указанных во введении, оценивается сдвиг пространственной частоты, а не изменение мощности из-за неопределенности, которую может представлять этот параметр. Чувствительность, определенная для экспериментальных и имитационных измерений, составляет: \ (- 8.{-1} / \ upmu \ text {m} \) (обе полости) соответственно.

Рисунок 7

( a ) Примеры измеренных спектров отражения для уровней воды \ (200 \ \ upmu \) м, \ (700 \ \ upmu \) м и \ (1200 \ \ upmu \) м, соответственно. ( b ) Амплитуда БПФ измеренных спектров, соответствующих уровням воды \ (100 \ \ upmu \) m, \ (400 \ \ upmu \) m, \ (700 \ \ upmu \) m, \ (1000 \ \ upmu \) m и \ (1300 \ \ upmu \) m.

Рисунок 8

( a ) Экспериментальная амплитуда БПФ, измеренная для уровней воды в ГПТ от 100 до 1400 \ (\ upmu \) м с интервалом 100 \ (\ upmu \) м.( b ) Смоделированная амплитуда БПФ для уровней воды в УВФ между 100 и 1400 \ (\ upmu \) м.

Из ур. (1) и (2), можно определить длину полости в каждом случае. Если известен показатель преломления жидкости, как в этом случае, длины полостей для воздуха и жидкости могут быть получены напрямую. На рис. 9 показаны длины резонаторов, извлеченные из пространственной частоты, а также допущенная относительная погрешность как для результатов эксперимента, так и для результатов моделирования.Наклон, соответствующий реальной кривой уровня воды, принимает значения \ (\ gamma = 1.027 \) (экспериментальный) и \ (\ gamma = 0.9951 \) (моделирование). Точно так же относительная ошибка, сделанная при оценке уровня жидкости при экспериментальных измерениях, всегда меньше \ (2,5 \% \), поэтому результаты можно считать правильными. Разрешение в этом случае зависит исключительно от OSA, поскольку диапазон и количество точек в измерениях определяют частотный интервал в спектре БПФ. Для используемой конфигурации полученное разрешение по частоте составляет \ (0.{-1} \), что соответствует разрешающей способности \ (4 \ \ upmu \) m на уровне жидкости. Хотя спектральное разрешение OSA является наиболее важным вкладом в расчет предела обнаружения (DL) ³⁵ , необходимо учитывать два типа шумовых вкладов ³⁶ : амплитудный шум (дробовой и тепловой шум фотодетектор и шум относительной интенсивности источника света), а также спектральный шум (тепловое изменение и тепловые флуктуации из-за жидкости в капиллярном волокне), причем второй является наиболее важным в этом случае.Учитывая воду как жидкость, а также распределение температуры \ ({\ mathcal {N}} (25,9) \) во время измерений, полученное DL составляет \ (4.42 \ \ upmu \) m (по сравнению со значением от \ (2,95 \ \ upmu \) м при отсутствии шума). С другой стороны, воспроизводимость сенсора удовлетворительная. Относительная погрешность между значениями, полученными при увеличении и уменьшении уровня жидкости, а также при полном удалении жидкости и повторной закачке, составляет менее \ (2 \% \) по сравнению со значениями на рис. 9a.

Рисунок 9

( a ) Расчетная длина полости (воздух и вода) и относительная погрешность для различных реальных уровней воды.( b ) Расчетная длина полости (воздух и вода) и относительная погрешность для различных смоделированных уровней воды.

Впоследствии были проведены экспериментальные измерения с жидкостями Cargille с показателями преломления от 1,3 до 1,4 (шаг 0,01) для одновременного определения обоих параметров (уровня жидкости и RI). Уровни жидкости, на которых производились измерения, составляют 300 и \ (1300 \ \ upmu \) м. Результирующие спектры БПФ для этих уровней жидкости показаны на рис.10.

Видно, что в обоих случаях частота, соответствующая воздушной полости, остается фиксированной. Изменение жидкости в полости влияет только на два оставшихся вклада. Для обнаружения сначала определяется длина воздушной полости по ее пространственной частоте. Впоследствии длина жидкостной полости вычисляется, зная длину HCF. Для представленных случаев длина полости для жидкости составляет \ (287,25 \ \ upmu \) м (она должна быть \ (300 \ \ upmu \) м) и \ (1327.29 \ \ upmu \) м (она должна быть \ (1300 \) \ upmu \) m), которые предлагают относительную погрешность \ (4.25 \% \) и \ (2.1 \% \) соответственно.

Рис. 10

( a ) Экспериментальная амплитуда БПФ, измеренная для различных жидкостей в УВФ с уровнем жидкости \ (300 \ \ upmu \) м. ( b ) Экспериментальная амплитуда БПФ, измеренная для различных жидкостей в УВФ с уровнем жидкости \ (1300 \ \ upmu \) м.

Как только длина полости для жидкости известна, можно извлечь показатель преломления полости из соответствующей пространственной частоты (уравнение 2). На рисунке 11 показаны расчетный показатель преломления, а также абсолютная погрешность для двух случаев, представленных на рис.{-1} / \) RIU (\ (1300 \ \ upmu \) m). Абсолютная погрешность всегда ниже, чем порядок шага измерения, поэтому датчик может быть действительным и предлагать ориентировочное измерение жидкости, уровень которой оценивается. В любом случае точность определения уровня жидкости или показателя преломления будет значительно выше, если известен другой параметр. В этом случае был представлен наихудший сценарий, при котором ни один из параметров не известен.