标题物位测量传感器的种类及其结构原理

 物位测量传感器可分两大类：一类是测量物位连续变化的传感器：另一类是测量以状态为目标的开关式传感器（即物位开关）。连续式测量传感器主要用于连续控制的料仓、灰库等方面，有时也可用于多点报警系统；开关式物位测量传感器主要用于顺序控制的限位, 报警等。下面主要介绍三种连续式物位测量传感器的基本原理、PLC/DCS接口及应用技术。
   1.1　雷达测量原理
       雷达测量应用"发射－反射－接收"测量原理。雷达传感器的天线以波束的形式发射最小5.8GHZ的雷达信号，反射回来的回波信号仍由天线接收；雷达脉冲信号从发射到接收的运行时间与测量传感器到介质表面的距离以及物位成比例。（见图1）一束雷达脉冲的发射时间为1ns，每隔277ns天线系统发射一束脉冲信号。脉冲波束的频率是3.6MHZ，在发射间隔时间内，天线系统作为接收装置使用；传感器分析处理运行时间 < 十亿分之一秒的回波信号，并在极短的一瞬间分析处理回波图。
   1.2　相位跟踪测量原理
       相位跟踪原理利用高频传输线作为探头。探头由两根平行导线组成，垂直悬挂在贮罐内。（见图2）电子部件沿测量传感器发送一个高频正弦波，这一正弦波产生一个电磁场。电磁场同时绕两根导线移动。这一信号以一个恒定的速度向料面移动，到达料面处，该信号被反射并以相同的速度往回移动。该信号之所以会从料面反射回来，是因为测量传感器的阻抗在空气与物料的介面处发生了突变。因为电磁场延伸到测量传感器两根导线的外部，所以探头的阻抗取决于周围介质的介电常数ε。
   1.3　超声波测量原理    
      它是一种非接触式的物位测量传感器，其原理是工作时向液面或粉体表面发射一束超声波，被其反射后，测量传感器再接收此反射波。（见图3）设声速一定，根据声波往返的时间就可以计算出测量传感器到液面（粉体表面）所距离，即测量出液面（粉体表面）位置。其传感元件有二种，一种是由线圈、磁铁和膜构成的，另一种是由压电式磁致伸缩材料构成的。前者产生10KHZ的超声波，后者产生20－40KHZ的超声波。超声波的频率愈低，距离的衰减愈小，但反射效率也小。
一般地说，在空气（或真空中），介电常数等于1，在所有其物料中，介电常数总是比1大。因此，在空气与物料的介面上，由于介电常数的差别，总会产生一个回波。最小介电常数之差约为0.5，即物料的最小介电常数约为1.5。