TURCK的levelprox系列傳感器應(yīng)用工業(yè)中的液位檢測(cè)

主要有兩種方式用于液位的檢測(cè)。除了浮子式或音叉式傳感器，還有一種不需與被檢測(cè)液體直接接觸的檢測(cè)裝置。這種特別的傳感器能夠透過金屬壁來檢測(cè)其內(nèi)部液體的液位

TURCK的levelprox系列傳感器使用了高頻超聲波來實(shí)現(xiàn)這種檢測(cè)。全新的T50型傳感器具有兩種工作模式，以滿足更廣泛的應(yīng)用需求。

工業(yè)中的液位檢測(cè)

當(dāng)今的工業(yè)領(lǐng)域里液位檢測(cè)對(duì)許多自動(dòng)控制方案來說都至關(guān)重要。對(duì)于傳感器的選擇，與其應(yīng)用方式一樣多種多樣。選擇正確傳感器的關(guān)鍵就是考慮其與被測(cè)介質(zhì)的相互關(guān)系。大多數(shù)液位控制傳感器需要與被測(cè)介質(zhì)相接觸。這類產(chǎn)品包括浮子式開關(guān)、電極和音叉式液位傳感器。然而，在一些工業(yè)場(chǎng)合，傳感器與被測(cè)介質(zhì)直接接觸是不容許的，例如食品和制藥行業(yè)。為了達(dá)到苛刻的衛(wèi)生性標(biāo)準(zhǔn)，傳感器必須被完全的密封在一個(gè)容器內(nèi)。此外與介質(zhì)接觸的所有部分也會(huì)遇到相同的問題，如容器內(nèi)壁的材料和其表面光潔度。這類傳感器也會(huì)受到攪拌器的影響。而且與介質(zhì)接相接觸的液位傳感器在維修和保養(yǎng)時(shí)也會(huì)遇到麻煩。當(dāng)需要替換傳感器時(shí)，容器不得不被打開，因而導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。

利用空氣作為傳輸介質(zhì)，從液體正上方來檢測(cè)液位的超聲波傳感器，雖然不需要與被測(cè)液體相接觸，但是其超聲換能器仍需安裝于容器內(nèi)部。因而這類裝置的材料也同那些接觸式檢測(cè)設(shè)備一樣很難滿足食品行業(yè)的要求。

電容式傳感器能夠透過容器壁來檢測(cè)液位。然而食品行業(yè)所經(jīng)常使用的不銹鋼容器，卻不能夠被電容式傳感器的電場(chǎng)所穿透。

用于食品和制藥行業(yè)最理想的液位檢測(cè)裝置應(yīng)當(dāng)能夠透過不銹鋼容器的外壁來檢測(cè)內(nèi)部的介質(zhì)。此外，它還應(yīng)當(dāng)能被容易地安裝于容器外壁，具有易維護(hù)和可靠的性能。TURCK的"levelprox"系列產(chǎn)品，則提供了一種能夠滿足以上所有需求的、簡(jiǎn)便可靠的液位檢測(cè)方案。特有的雙工作模式，使其應(yīng)用范圍更加廣闊。

工作原理

使用超聲波透過容器外壁來檢測(cè)液位有多種方式。但是所有的技術(shù)都是基于高頻超聲脈沖，此脈沖通過耦合膠耦合于容器外壁。 在反射模式下，傳感器所安裝的容器壁的反射回波會(huì)被檢測(cè)和計(jì)算。

這個(gè)脈沖會(huì)在容器壁內(nèi)傳播，直到到達(dá)容器壁的內(nèi)表面。若容器內(nèi)為氣體，則聲波幾乎會(huì)被完全的反射回傳感器。此時(shí)它會(huì)被再次反射且脈沖被反射回容器的內(nèi)表面，如此反復(fù)。若容器內(nèi)充滿液體，一部分的聲波會(huì)被液體吸收。聲波的吸收會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)果：反射波消失和一部分超聲波通過液體傳播到對(duì)面的容器內(nèi)壁。新型levelprox 系列傳感器LPRE-T50能夠使用以上兩種效應(yīng)來生成開關(guān)信號(hào)。

反射模式

在這種模式下，超生波脈沖的反射會(huì)被計(jì)算。越長(zhǎng)時(shí)間的反射，表明容器內(nèi)的液體越少。一個(gè)短暫的反射則說明容器是滿的。此模式下，傳感器所安裝的容器內(nèi)表面的反射回波也會(huì)被計(jì)算，因而容器內(nèi)部的情況則不再重要了。

這種方式對(duì)于不均勻介質(zhì)（混雜或包含有大氣泡）的檢測(cè)具有特別的優(yōu)勢(shì)。如果安裝有攪拌裝置，這種模式也是最佳的選擇。但是反射方式不能夠用于那些在空狀態(tài)時(shí)有殘留物貼附于容器內(nèi)壁的情況。由于反射回波會(huì)被哪怕是很薄的一層介質(zhì)所削弱，因此會(huì)導(dǎo)致傳感器錯(cuò)誤的指示容器為滿狀態(tài)。

回波模式

回波模式則會(huì)對(duì)在液體中傳播的超聲波和對(duì)面容器內(nèi)壁所反射的回波進(jìn)行計(jì)算。若超聲波脈沖接近垂直的打到容器的內(nèi)表面，回波就會(huì)沿著相同的路徑返回并且被傳感器檢測(cè)到。此模式下，含有大氣泡的液體或者使用了攪拌裝置都會(huì)影響檢測(cè)。如果回波在達(dá)到傳感器時(shí)有足夠的強(qiáng)度，則傳感器指示容器為滿狀態(tài)。如果回波太弱，傳感器則指示為空狀態(tài)。即使有介質(zhì)貼附于容器內(nèi)壁，也可正確指示。

適應(yīng)特定的安裝環(huán)境

無論采用回波模式或反射模式，容器的類型、傳感器的安裝位置以及被測(cè)液體的特性都是關(guān)鍵因素。Levelprox產(chǎn)品在檢測(cè)液位前需先學(xué)習(xí)有/無液體時(shí)聲波的情況。因而在傳感器的示教模式下，必須通過按壓示教按鈕對(duì)容器的空和滿狀態(tài)進(jìn)行示教。之后Levelprox會(huì)自動(dòng)適應(yīng)周圍的聲學(xué)環(huán)境。依靠在示教模式下所檢測(cè)到的標(biāo)準(zhǔn)曲線來給出相應(yīng)的輸出信號(hào)。同樣的方法也能夠用于對(duì)與容器壁錯(cuò)誤或不良的耦合進(jìn)行檢測(cè)。這個(gè)錯(cuò)誤會(huì)通過紅色的LED燈和報(bào)警輸出給出指示。

調(diào)整

可以通過DIP開關(guān)來選擇LPRE-T50型levelprox系列傳感器的工作模式：反射模式或回波模式。還可以通過DIP來選擇開關(guān)的常開/常閉模式，鎖定示教按鈕，設(shè)置開/關(guān)延遲。 在回波模式下，對(duì)面容器內(nèi)壁的反射回波會(huì)被計(jì)算。

安裝

通過三爪卡環(huán)能夠方便地將傳感器安裝于容器外壁上，這種方式在食品行業(yè)被廣泛采用?？ōh(huán)適配器可以焊接或粘貼安裝在容器外壁上。之后將傳感器插入到適配器內(nèi)，放上卡環(huán)密封墊圈，最后通過卡環(huán)將其固定安裝到位。密封墊圈可以隔絕傳感器和外部環(huán)境，從而保證其衛(wèi)生性。超聲波換能器頭部為彈性支撐，以確保合適的壓力。正確安裝時(shí)，無論容器的直徑如何，均應(yīng)保證傳感器以一定的預(yù)應(yīng)力緊貼在容器外壁。

耦合介質(zhì)為具有醫(yī)學(xué)衛(wèi)生性的硅膠。超聲波可以被很好的耦合到容器外壁，即使在高溫下也能保持其粘度和無毒性。

更多的應(yīng)用

Levelprox是透過金屬壁檢測(cè)液位的理想傳感器。它不僅可用于食品行業(yè)，而且也可用于系統(tǒng)和機(jī)械工程。例如：用于指示油漆容器、廢水和液壓油罐的空/滿狀態(tài)。 由于可提供粘貼安裝方式，后期的維護(hù)和調(diào)整可以容易的完成。傳感器能夠在已有安裝位置上拆裝。另外，對(duì)開關(guān)點(diǎn)這個(gè)操作參數(shù)的修改，也能夠通過簡(jiǎn)單的對(duì)傳感器進(jìn)行重新定位來實(shí)現(xiàn)。將來會(huì)有更多種的外形和電氣設(shè)計(jì)來豐富levelprox產(chǎn)品系列。