溫度傳感器及液位傳感器的原理及應用

1、1溫度傳感器及液位傳溫度傳感器及液位傳感器的原理及應用感器的原理及應用 金屬熱電阻金屬熱電阻金屬熱電阻材料的特點金屬熱電阻材料的特點作為測量用的熱電阻材料必須具備以下特點：v 具有高溫度系數(shù)和高電阻率，這樣在同樣的測試條件下可提高測量靈敏度，減小傳感器的體積和重量；v 在較寬的測量范圍內具有穩(wěn)定的物理和化學性質，保證在規(guī)定的測量范圍內測量結果準確無誤；v 具有良好輸出特性，電阻阻值與溫度之間具有線性或近似線性關系的特性曲線；v 具有良好的工藝性，以便于批量生產(chǎn)，降低成本。金屬熱電阻金屬熱電阻常用金屬熱電阻常用金屬熱電阻（1）鉑電阻v 鉑電阻電阻值與溫度的關系為在0660范圍內 RtR0 (1+

2、At+Bt2) 在-1900范圍內 RtR0 1+At+Bt2+C(t100)t3 v 工業(yè)用的鉑電阻體，一般由直徑0.030.07mm的純鉑絲繞在平板形支架上，通常采用雙線電阻絲，引出線用銀導線。v 它能用作工業(yè)測溫元件和作為溫度標準，按國際溫標IPTS68規(guī)定，在-259.34630.74的溫度范圍內，以鉑電阻溫度計作基準器。金屬熱電阻金屬熱電阻常用金屬熱電阻常用金屬熱電阻（2）銅電阻v 在-50150范圍內，銅電阻與溫度的關系為 RtR0 (1+At+Bt2+Ct3) v 銅容易提純，在-50+150范圍內銅電阻的物理、化學特性穩(wěn)定，輸入、輸出關系接近線性，且價格低廉。銅電阻的缺點是電阻

3、率較低，僅為鉑電阻的16左右；電阻的體積較大，熱慣性也較大，當溫度高于100時易氧化。因此，銅電阻只能適于在低溫和無侵蝕性的介質中工作。v 常用的工業(yè)用銅電阻的R0值有50、100兩種，其分度號分別用Cu50、Cu100表示。 金屬熱電阻金屬熱電阻熱電阻主要參數(shù)熱電阻主要參數(shù)v （1）熱電阻分度表與分度號。在工業(yè)上，將熱電阻的Rt值與溫度t的對應關系列成表格，稱為熱電阻分度表。制成電阻的金屬材料加上標稱電阻值即為其分度號。例如，Cu50、Pt100等。 v （2）允許偏差。允許偏差即熱電阻實際的電阻值與溫度關系偏離分度表的允許范圍。v （3）熱響應時間。當溫度發(fā)生階躍變化時，熱電阻的電阻值變化

4、至相當于該階躍變化的某個規(guī)定百分比所需要的時間，稱為熱響應時間，通常以表示。一般記錄變化50或90的響應時間分別為0.5與0.9。熱電阻的響應時間不僅與結構、尺寸及材質有關，還與被測介質的放熱系數(shù)、比熱等工作環(huán)境有關。v （4）額定電流。額定電流是指在測量電阻值時，允許在元件中連續(xù)通過的最大電流，一般為25mA。限制額定電流是為了減少熱電阻自熱效應引起的誤差，對熱電阻元件都規(guī)定了額定電流。 金屬熱電阻金屬熱電阻熱電阻主要參數(shù)熱電阻主要參數(shù)名稱等級分度號測溫范圍()允許偏差()鉑熱電阻APt10-200850(0.15+0.002|T|)Pt100BPt10(0.30+0.005|T|)Pt10

5、0名稱分度號測溫范圍()允許偏差()0時電阻值（）銅熱電阻Cu50-50150(0.30+0.006|T|)50.0000.050Cu100100.000.10 鉑電阻技術參數(shù)鉑電阻技術參數(shù) 銅電阻技術參數(shù)銅電阻技術參數(shù) 金屬熱電阻金屬熱電阻使用注意事項使用注意事項v 工業(yè)上廣泛應用金屬熱電阻溫度測量。在使用時需要注意以下問題：（1）自熱誤差v 在使用金屬熱電阻測量溫度時，電阻要消耗一定的電功率，引起電阻值的變化，從而帶來測量誤差。所以在使用中應盡量減小由于電阻器通電產(chǎn)生的自熱而引起的誤差，一般是采取限制電流的辦法，通常允許通過電流應小于5mA。（2）引線誤差v 由于熱電阻感溫元件到接線端子、

6、接線端子到調理電路都需要連接引線，引線本身的電阻及接觸電阻相對于較低阻值的熱電阻，是不可忽略的。一方面它們影響熱電阻的零位值，另一方面它們隨溫度變化，帶來不確定的測量誤差。因此，測量電阻的引線通常采用三線式或四線式接法。半導體熱敏電阻半導體熱敏電阻熱敏電阻的特點及分類熱敏電阻的特點及分類（1）熱敏電阻的特點v 靈敏度高。熱敏電阻溫度系數(shù)的絕對值比金屬熱電阻大10100倍。 v 電阻值高。它的標稱電阻值有幾到十幾M之間的不同規(guī)格。因此在使用熱敏電阻時，一般不用考慮引線電阻的影響。v 結構簡單。熱敏電阻可根據(jù)使用要求加工成各種形狀，特別是能夠做到小型化，目前的珠狀熱敏電阻的直徑僅為0.2mm。v

7、體積小，熱慣性小，響應時間短，響應時間通常為0.53s。v 化學穩(wěn)定性好，機械性能好，價格低廉，使用壽命長。v 缺點是阻值與溫度呈非線性關系，且互換性差。半導體熱敏電阻半導體熱敏電阻（2）熱敏電阻的分類 1）正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）v 電阻值隨溫度升高而增大的熱敏電阻，稱為正溫度系數(shù)熱敏電阻。它的主要材料是摻雜的BaTiO3半導體陶瓷。2）負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）v 電阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻，稱為負溫度系數(shù)熱敏電阻。它的主要材料是Mn、Co、Ni、Fe等金屬氧化物半導體。3）臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）v 該類電阻的電阻值在某特定溫度范圍內隨溫度升高而降低34個數(shù)量級，即具有

8、很大的溫度系數(shù)。其主要材料是VO2，并添加一些金屬氧化物。 半導體熱敏電阻半導體熱敏電阻熱敏電阻的主要參數(shù)熱敏電阻的主要參數(shù)v （1）標稱電阻R25v （2）電阻溫度系數(shù)t（）v （3）耗散常數(shù)（mW）v （4）材料常數(shù)B v （5）時間常數(shù)工業(yè)熱電阻命名方法工業(yè)熱電阻命名方法第一部分：主稱第二部分：類別第三部分：結構字母含義字母含義數(shù)字含義數(shù)字含義數(shù)字含義數(shù)字含義WZ熱電阻溫度儀表P鉑電阻2雙支偶絲1無固定裝置2防噴式接線盒0保護管直徑：162固定螺紋3活動法蘭4固定法蘭5活絡管接頭C銅電阻單支偶絲6固定螺紋錐式3防水式接線盒1保護管直徑：127直形管接頭8固定螺紋管接頭9活動螺紋管接頭 裝

9、配熱電阻裝配熱電阻型號命名方法型號命名方法熱電偶的冷端補償方法熱電偶的冷端補償方法v由熱電偶測溫原理可知，熱電偶的熱電勢的大小不僅與工作端的溫度有關，而且與冷端溫度有關，是工作端和冷端溫度的函數(shù)差。只有當熱電偶的冷端溫度保持不變，熱電勢才是被測溫度的單值函數(shù)。工程技術上使用的熱電偶分度表中的熱電勢值是根據(jù)冷端溫度為0而制作的。但在實際使用時，由于熱電偶的工作端與冷端離得很近，冷端又暴露于空氣，容易受到環(huán)境溫度的影響，因而冷端溫度很難保持恒定。常用熱電偶及熱電偶命名方法常用熱電偶及熱電偶命名方法v 標準化熱電偶標準化熱電偶型號電極材料測溫范圍（）型號電極材料測溫范圍（）S鉑銠10-鉑-50176

10、8N鎳鉻硅-鎳硅-2701300R鉑銠13-鉑-501768E鎳鉻-康銅-2701000B鉑銠30-鉑銠601820J鐵-康銅-2101200K鎳鉻-鎳硅-2701372T銅-康銅-270400 標準化熱電偶參數(shù)標準化熱電偶參數(shù)常用熱電偶及熱電偶命名方法常用熱電偶及熱電偶命名方法v 熱電偶命名方法熱電偶命名方法第一部分：主稱第二部分：類別第三部分：結構字母含義字母含義數(shù)字含義數(shù)字含義數(shù)字含義數(shù)字含義WR熱電偶溫度儀表M鎳鉻硅鎳硅2雙支偶絲1無固定裝置2防噴式接線盒0保護管直徑：162固定螺紋N鎳鉻鎳硅3活動法蘭1保護管直徑：204固定法蘭E鎳鉻銅鎳5活絡管接頭2保護管直徑：16（高鋁質管）單支

11、偶絲6固定螺紋錐式3防水式接線盒C銅銅鎳7直形管接頭3保護管直徑：20（高鋁質管）8固定螺紋管接頭F鐵銅鎳9活動螺紋管接頭 裝配熱電偶型號命名方法裝配熱電偶型號命名方法一、熱電阻的工作原理一、熱電阻的工作原理 導體或半導體的阻值隨溫度的升高而變化 o PT100電阻值與溫度對應舉例：電阻值與溫度對應舉例：o 100歐姆歐姆0 o 119.4歐姆歐姆-50 o 138.5歐姆歐姆100 o 157.31歐姆歐姆150每增加每增加1 1 ，阻值增加，阻值增加0.3850.385。 R=100+0.385R=100+0.385* *T T即可估算出現(xiàn)場溫度所對應的即可估算出現(xiàn)場溫度所對應的電阻值，或

12、者也可用電阻值，或者也可用T=(R-100T=(R-100）/0.385,/0.385,根據(jù)測得阻值估算出實際溫度根據(jù)測得阻值估算出實際溫度熱電阻結構熱電阻結構安裝固定件安裝固定件接線盒接線盒熱電阻體熱電阻體不銹鋼套管不銹鋼套管瓷絕緣套管瓷絕緣套管引線口引線口鎧裝鉑熱電阻：是將鉑熱電阻元件，過渡引線，絕鎧裝鉑熱電阻：是將鉑熱電阻元件，過渡引線，絕緣粉組裝在不銹鋼管內再經(jīng)模具拉實的整體，具有緣粉組裝在不銹鋼管內再經(jīng)模具拉實的整體，具有體積小體積小, ,熱響應快熱響應快, ,耐振動和沖擊性能好耐振動和沖擊性能好, ,除感溫元除感溫元件外件外, ,其它部分可以彎曲適合復雜環(huán)境安裝其它部分可以彎曲適合

13、復雜環(huán)境安裝. . 溫度測量傳感器性能比較溫度測量傳感器性能比較傳感器類型測量范圍（）靈敏度線性度（F.S）精度分辨力（）響應時間（S）特點熱電阻鉑銅-2006601.540.3150.015150鉑電阻精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。銅電阻溫度系數(shù)大，在-50150范圍內線性度好銅電阻易于氧化、電阻率較低、機械強度較差熱敏電阻-2807000.5100.001100.515熱敏電阻具有負溫度系數(shù)，其靈敏度遠高于金屬熱電阻、熱電偶及其它熱敏元件；體積小、熱慣性小、適合快速測量；電阻值較高，接入測量儀表后，導線電阻變化對測量結果影響較小；功耗低、過載能力強、工作溫度范圍寬、壽命長、價格便宜與溫度呈非

14、線性關系，互換性差熱電偶-27028000.20.5102.550結構簡單，感溫部分熱容量小，相對滯后較小，短時間可達到平衡，可對變化較快的溫度進行連續(xù)測量靈敏度比熱電阻低，500以下精度及穩(wěn)定性較差半導體二極管-10050024mV0.40.10.050.50.22半導體二極管與金屬熱電阻、熱敏電阻相比，具有靈敏度高、線性好、體積小、時間常數(shù)小、輸出阻抗穩(wěn)定等優(yōu)點集成電路-50200325 mV0.430.510.060.51集成電路溫度傳感器線性度好，精度較好，可將測溫部分、激勵電路及信號處理等集成一體，封裝進小型管殼中，使用方便；信號便于遠傳缺點是靈敏度較低 溫度測量傳感器性能比較溫度測

15、量傳感器性能比較熱電阻元件測溫原理熱電阻元件測溫原理 熱電阻是基于電阻的熱效應進行溫度測量的，即電阻體熱電阻是基于電阻的熱效應進行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫熱電的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，再通過測量電橋轉換成電壓信號送至顯示儀表指阻的阻值變化，再通過測量電橋轉換成電壓信號送至顯示儀表指示或記錄被測溫度就可以測量出溫度。示或記錄被測溫度就可以測量出溫度。金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關系式表金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關系式表示：示：Rt=Rt01+(t-t0)式中，式中，Rt為

16、溫度為溫度t時的阻值時的阻值;Rt0為溫度為溫度t0(通常通常t0=0)時時對應電阻值對應電阻值;為溫度系數(shù)。為溫度系數(shù)。熱電阻元件的材料熱電阻元件的材料 從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導體都有這個性從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導體都有這個性質，但并不是都能用作測溫熱電阻，作為熱電阻的金屬材料一般質，但并不是都能用作測溫熱電阻，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大（在同樣靈敏要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大（在同樣靈敏度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內具有穩(wěn)定的化學度下減小傳感器的尺寸）、在使用的溫度范圍內具有穩(wěn)定的化學物理性能、材

17、料的復制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關物理性能、材料的復制性好、電阻值隨溫度變化要有間值函數(shù)關系（最好呈線性關系）。系（最好呈線性關系）。目前應用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，目前應用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅：鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度適用于中性和氧化性介質，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越?。汇~電阻在測溫范圍內電阻值和溫度呈線性越高電阻變化率越??；銅電阻在測溫范圍內電阻值和溫度呈線性關系，溫度線數(shù)大，適用于無腐蝕介質，超過關系，溫度線數(shù)大，適用于無腐蝕介質，超過150易被氧化。易被氧化。熱電阻元件的特點熱電阻元件

18、的特點 熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。按熱電阻元件的材料分類按熱電阻元件的材料分類 目前應用最多的是鉑熱電阻和銅熱電阻，此外，現(xiàn)在已目前應用最多的是鉑熱電阻和銅熱電阻，此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。其中最常用的有開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。其中最常用的有R0=10、R0=100和和R0=1000等幾種，它們的分度號分別為等幾種，它們的分度號分別為Pt10、Pt100、Pt1000；銅電阻有；銅電阻有R0=50和和R0=100兩種，它們兩種，它們的分

19、度號為的分度號為Cu50和和Cu100。其中。其中Pt100和和Cu50的應用最為廣泛。的應用最為廣泛。按熱電阻元件的結構特點分類按熱電阻元件的結構特點分類1）普通型熱電阻：通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線）普通型熱電阻：通常由感溫元件、安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成，具有測量精度高，性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。實盒等主要部件組成，具有測量精度高，性能穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。實際運用中以際運用中以 Pt100 鉑熱電阻運用最為廣泛。鉑熱電阻運用最為廣泛。2）鎧裝熱電阻：由感溫元件、引線、絕緣材料、不銹鋼套）鎧裝熱電阻：由感溫元件、引線、絕緣材料、不銹鋼套管組合而成的堅實體，它有下列優(yōu)點：體形細長，熱響應

20、時間快，管組合而成的堅實體，它有下列優(yōu)點：體形細長，熱響應時間快，抗振動，使用壽命長等優(yōu)點?？拐駝?，使用壽命長等優(yōu)點。3）隔爆型熱電阻：隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒，）隔爆型熱電阻：隔爆型熱電阻通過特殊結構的接線盒，把接線盒內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的把接線盒內部爆炸性混合氣體因受到火花或電弧等影響而發(fā)生的爆炸局限在接線盒內，生產(chǎn)現(xiàn)場不會引起爆炸。爆炸局限在接線盒內，生產(chǎn)現(xiàn)場不會引起爆炸。4）端面熱電阻：端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲）端面熱電阻：端面熱電阻感溫元件由特殊處理的電阻絲纏繞制成，緊貼在溫度計端面。它與一般軸向熱電阻相比，能更纏繞制成，緊貼在溫度計端面

21、。它與一般軸向熱電阻相比，能更正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量表面溫度。正確和快速地反映被測端面的實際溫度，適用于測量表面溫度。熱電阻的結構形式熱電阻的結構形式 熱電阻一般由測溫元件（電阻體或電阻絲）、保護管和熱電阻一般由測溫元件（電阻體或電阻絲）、保護管和接線盒三部分組成。接線盒三部分組成。熱電阻測溫系統(tǒng)的連接方式熱電阻測溫系統(tǒng)的連接方式 目前熱電阻的引線主要有三種方式目前熱電阻的引線主要有三種方式1）二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信）二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然號的方式叫二線制：這種引

22、線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻存在引線電阻r，r大小與導線的材質和長度的因素有關，因此這大小與導線的材質和長度的因素有關，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合種引線方式只適用于測量精度較低的場合2）三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端）三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻。引線電阻。3）四線制：在熱電阻的根部兩端各連接

23、兩根導線的方式稱）四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把，把R轉換成電轉換成電壓信號壓信號U，再通過另兩根引線把，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@種引線引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。熱電阻測溫如何減少線路電阻影響熱電阻測溫如何減少線路電阻影響 熱電阻測溫系統(tǒng)采用三線制可以減少或消除連接導線電熱電阻測溫系統(tǒng)采用三線制可以減少或消除連接導線電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱電阻的電路一

24、般是不平衡電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻，其連接導線橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻，其連接導線(從熱電阻到從熱電阻到中控室中控室)也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導線一根接到電環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，消除了導線線路電阻帶來的測量誤差。橋臂上，消除了導線線路電阻帶來的測量誤差。常見

25、故障現(xiàn)象、原因及處理方法常見故障現(xiàn)象、原因及處理方法1、目顯示儀表指示值比實際值低或示值不穩(wěn)、目顯示儀表指示值比實際值低或示值不穩(wěn)故障原因故障原因1：熱電阻元件插深不夠，沒有頂?shù)奖Ｗo套管端部。：熱電阻元件插深不夠，沒有頂?shù)奖Ｗo套管端部。處理方法：處理方法：1）查明套管長度，選用合適長度的熱電阻元件，安裝時保）查明套管長度，選用合適長度的熱電阻元件，安裝時保證熱電阻元件頂?shù)教坠芏瞬?。證熱電阻元件頂?shù)教坠芏瞬?。故障原因故障原?：熱電阻測量回路短路或接地。：熱電阻測量回路短路或接地。處理方法：處理方法：1）如外回路短路或接地，用萬用表檢查短路或接地部位并）如外回路短路或接地，用萬用表檢查短路或接地

26、部位并加以消除。加以消除。2）如熱電阻元件內部短路或接地，應更換熱電阻。）如熱電阻元件內部短路或接地，應更換熱電阻。常見故障現(xiàn)象、原因及處理方法常見故障現(xiàn)象、原因及處理方法2、顯示儀表指示偏大、顯示儀表指示偏大故障原因故障原因1：熱電阻測量回路斷路：熱電阻測量回路斷路處理方法：處理方法：1）如外回路斷路，用萬用表檢查斷路部位并加以消除。）如外回路斷路，用萬用表檢查斷路部位并加以消除。2）如熱電阻元件內部斷路，應更換熱電阻。）如熱電阻元件內部斷路，應更換熱電阻。故障原因故障原因2：熱電阻接線端子虛接或接觸不良：熱電阻接線端子虛接或接觸不良處理方法：處理方法：1）檢查接線端子及導線，去除氧化部分）

27、檢查接線端子及導線，去除氧化部分;2）緊固接線端子。）緊固接線端子。常見故障現(xiàn)象、原因及處理方法常見故障現(xiàn)象、原因及處理方法3、顯示儀表指示負值、顯示儀表指示負值故障原因：熱電阻測量回路有干擾故障原因：熱電阻測量回路有干擾處理方法：處理方法：1）檢查熱電阻測量回路應使用屏蔽電纜。）檢查熱電阻測量回路應使用屏蔽電纜。2）檢查熱電阻測量回路，與動力電纜之間最小距離應符合）檢查熱電阻測量回路，與動力電纜之間最小距離應符合電纜敷設規(guī)定。電纜敷設規(guī)定。3）檢查電纜屏蔽應單端可靠接地，接地線應連接牢固可靠。）檢查電纜屏蔽應單端可靠接地，接地線應連接牢固可靠。4）如以上方法仍無法消除干擾，可采取熱電阻三相并

28、接電）如以上方法仍無法消除干擾，可采取熱電阻三相并接電容等抗干擾措施。容等抗干擾措施。液位控制系統(tǒng)主要包括三部分液位控制系統(tǒng)主要包括三部分p傳感器部分：傳感器部分：把被測介質的液位轉換為電或可視信號。把被測介質的液位轉換為電或可視信號。p控制部分：控制部分：根據(jù)傳感器送來的信號，按照預定模式操作執(zhí)行機構，根據(jù)傳感器送來的信號，按照預定模式操作執(zhí)行機構，達到控制液位目的。達到控制液位目的。 （控制電路）（控制電路）p執(zhí)行機構部分：執(zhí)行機構部分：主要傳送介質、調節(jié)液位的部件。（水泵等）主要傳送介質、調節(jié)液位的部件。（水泵等）常用液位傳感器分類常用液位傳感器分類一、按是否與被測介質接觸分：一、按是否

29、與被測介質接觸分：p接觸式：接觸式：浮球、壓力傳感器、液位開關、音叉、光電、電阻電容浮球、壓力傳感器、液位開關、音叉、光電、電阻電容式式p非接觸式：非接觸式：雷達、超聲波雷達、超聲波二、按變送信號分：二、按變送信號分：p開關式：開關式：浮球、液位開關、音叉、光電浮球、液位開關、音叉、光電p量程式：量程式：雷達、超聲波、壓力傳感器、電阻電容電感式雷達、超聲波、壓力傳感器、電阻電容電感式p浮子式：浮子式：1 1、電纜浮球：、電纜浮球：電纜浮球開關是利用微動開關或水銀開關做接點零件，電纜浮球開關是利用微動開關或水銀開關做接點零件，當電纜開關以重錘為原點一定角度時，（通常微動開關當電纜開關以重錘為原點

30、一定角度時，（通常微動開關上揚角度為上揚角度為28282 2, ,水銀開關上揚角度為水銀開關上揚角度為10102 2) )，開關便會有開關便會有ONON或或OFFOFF信號輸出。信號輸出。特點：特點：結構簡單，性能穩(wěn)定，同時無毒、耐腐蝕，安裝方便，結構簡單，性能穩(wěn)定，同時無毒、耐腐蝕，安裝方便，價格低廉。價格低廉。適用介質：適用介質：清水、污水、清水、污水、 油類及中度腐蝕性液體。油類及中度腐蝕性液體。內部結構分微動開關和水銀開關：內部結構分微動開關和水銀開關：2 2、連桿浮球：、連桿浮球：內部結構：內部結構：干簧管原理：干簧管原理：霍爾效應霍爾效應：半導體薄片置于磁場中（磁場方向垂直于薄片）

31、，：半導體薄片置于磁場中（磁場方向垂直于薄片），當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。產(chǎn)生的電動勢稱為霍爾電勢。勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。產(chǎn)生的電動勢稱為霍爾電勢?；魻柦咏_關：霍爾接近開關：3 3、磁浮子：、磁浮子：磁性浮子式液位計通過與容器磁性浮子式液位計通過與容器相連的連通器內的浮子隨液面相連的連通器內的浮子隨液面（或界面）的上下移動，由?。ɑ蚪缑妫┑纳舷乱苿?，由浮子內的磁鋼利用磁耦合原理驅子內的磁鋼利用磁耦合原理驅動磁性翻板指示器，用紅白兩動磁性翻板指示器，用紅白兩色（液紅氣白）明顯直觀地指色（

32、液紅氣白）明顯直觀地指示出容器內的液位或界位。示出容器內的液位或界位。磁翻板：磁翻板：磁浮球：磁浮球：4 4、浮球閥：、浮球閥： 自來水直供系統(tǒng)自來水直供系統(tǒng)p電接點式（液位開關、液位繼電器）電接點式（液位開關、液位繼電器）自制（漏水報警器）自制（漏水報警器）p壓力式（壓力式（壓電電阻）壓電電阻） 壓力法依據(jù)液體重量所產(chǎn)生的壓力進行測壓力法依據(jù)液體重量所產(chǎn)生的壓力進行測量。由于液體對容器底面產(chǎn)生的靜壓力與液位高量。由于液體對容器底面產(chǎn)生的靜壓力與液位高度成正比，因此通過測容器中液體的壓力即可測度成正比，因此通過測容器中液體的壓力即可測算出液位高度。算出液位高度。 對常壓開口容器，液位高度對常壓

33、開口容器，液位高度H與液體靜壓力與液體靜壓力P之間有如下關系：之間有如下關系： gPH法蘭式壓差變送器：適用于密閉容器法蘭式壓差變送器：適用于密閉容器投入式壓差變送器：適用于敞開容器投入式壓差變送器：適用于敞開容器壓力表（遠傳式、電節(jié)點式）：多用于管道壓力表（遠傳式、電節(jié)點式）：多用于管道p電學法（電阻、電感、電容）電學法（電阻、電感、電容） 電學法按工作原理不同又可分為電阻式、電感電學法按工作原理不同又可分為電阻式、電感式和電容式。用電學法測量無摩擦件和可動部件，信式和電容式。用電學法測量無摩擦件和可動部件，信號轉換、傳送方便，便于遠傳，工作可靠，且輸出可號轉換、傳送方便，便于遠傳，工作可靠

34、，且輸出可轉換為統(tǒng)一的電信號，與電動單元組合儀表配合使甩轉換為統(tǒng)一的電信號，與電動單元組合儀表配合使甩，可方便地實現(xiàn)液位的自動檢測和自動控制。，可方便地實現(xiàn)液位的自動檢測和自動控制。 電阻：電阻： 為用于為用于連續(xù)測量的電連續(xù)測量的電阻式液位計原阻式液位計原理圖。圖中：理圖。圖中： 1-電阻棒；電阻棒； 2-絕緣套；絕緣套； 3-測量電橋測量電橋 熱敏電阻：熱敏電阻：( (油箱油箱) )可變電阻電阻：可變電阻電阻：( (油箱油箱) )電感：電感： 電感式液位控制器的原理圖。電感式液位控制器的原理圖。傳感器由不導磁管子、導磁性浮子傳感器由不導磁管子、導磁性浮子及線圈組成。管子與被測容器相連及線圈

35、組成。管子與被測容器相連通，管子內的導磁性浮子浮在液面通，管子內的導磁性浮子浮在液面上，當液面高度變化時，浮子隨著上，當液面高度變化時，浮子隨著移動。線圈固定在液位上下限控制移動。線圈固定在液位上下限控制點，當浮子隨液面移動到控制位置點，當浮子隨液面移動到控制位置時，引起線圈感應電勢變化，以此時，引起線圈感應電勢變化，以此信號控制繼電器動作，可實現(xiàn)上、信號控制繼電器動作，可實現(xiàn)上、下液位的報警與控制。圖中：下液位的報警與控制。圖中：1、3-上下限線圈；上下限線圈； 2-浮子浮子 電容：電容：p超聲波：（機械波）超聲波：（機械波） 在容器底部或頂部安裝超聲波發(fā)射器和在容器底部或頂部安裝超聲波發(fā)射

36、器和接收器，發(fā)射出的超聲波在相界面被反射。接收器，發(fā)射出的超聲波在相界面被反射。并由接收器接收，測出超聲波從發(fā)射到接收并由接收器接收，測出超聲波從發(fā)射到接收的時間差，便可測出液位高低。的時間差，便可測出液位高低。超聲波傳播距離為超聲波傳播距離為L L，波的傳播速度為，波的傳播速度為C C，傳播時間，傳播時間為為t t ，則：，則：L L是與液位有關的量，故測出是與液位有關的量，故測出L L便可知便可知液位，液位， L L的測量一般是用接收到的信號觸發(fā)門電路的測量一般是用接收到的信號觸發(fā)門電路對振蕩器的脈沖進行計數(shù)來實現(xiàn)。對振蕩器的脈沖進行計數(shù)來實現(xiàn)。tCL21外貼式超聲波液位開關：外貼式超聲波

37、液位開關：外貼式超聲波液位開關采用超聲波檢測技術，解決了傳統(tǒng)的液位開關的外貼式超聲波液位開關采用超聲波檢測技術，解決了傳統(tǒng)的液位開關的不足，不受液體表面的泡沫、水汽的影響。側貼式超聲波液位開關利用超不足，不受液體表面的泡沫、水汽的影響。側貼式超聲波液位開關利用超聲波在管壁介質中的余震信號，大幅度提高了穩(wěn)定性和穿透性，可適用于聲波在管壁介質中的余震信號，大幅度提高了穩(wěn)定性和穿透性，可適用于多種材料的容器，包括：合金鋼、不銹鋼、塑料、玻璃及各種合成材料。多種材料的容器，包括：合金鋼、不銹鋼、塑料、玻璃及各種合成材料。 外貼非接觸式超聲波液位開關提供了容器尤其是高壓、腐蝕、密閉容外貼非接觸式超聲波液

38、位開關提供了容器尤其是高壓、腐蝕、密閉容器物位測量的解決方案，將探頭緊貼于容器外側壁，不需要打孔，即可完器物位測量的解決方案，將探頭緊貼于容器外側壁，不需要打孔，即可完成單點物位測量，這種技術不受介質壓力、溫度、泡沫、氣體、反射系數(shù)成單點物位測量，這種技術不受介質壓力、溫度、泡沫、氣體、反射系數(shù)等因素的影響，所以適用于醫(yī)藥，石油，化工，電力，食品等行業(yè)的各類等因素的影響，所以適用于醫(yī)藥，石油，化工，電力，食品等行業(yè)的各類液體液位工程控制，對于有毒的、強腐蝕危險品液體的檢測，該產(chǎn)品更是液體液位工程控制，對于有毒的、強腐蝕危險品液體的檢測，該產(chǎn)品更是理想的選擇。理想的選擇。p雷達：（電磁波）雷達：

39、（電磁波） 雷達液位計的測量原理雷達液位計的測量原理 雷達液位計采用發(fā)射雷達液位計采用發(fā)射反射反射接收的工作模式。接收的工作模式。雷達液位計的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測對象表雷達液位計的天線發(fā)射出電磁波，這些波經(jīng)被測對象表面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時間面反射后，再被天線接收，電磁波從發(fā)射到接收的時間與到液面的距離成正比，關系式如下：與到液面的距離成正比，關系式如下：D=CT/2D=CT/2式中式中 D D雷達液位計到液面的距離雷達液位計到液面的距離 CC光速光速 TT電磁波運行時間電磁波運行時間。(a)(a)氣介式氣介式 (b) (b) 液介式液介式 (c)(c)固介式固

40、介式單探頭超聲波液位計單探頭超聲波液位計 p光電光電 光電液位開關是一種結構簡單、使用方便、光電液位開關是一種結構簡單、使用方便、安全可靠的液位控制器，它使用紅外線探測，可避免安全可靠的液位控制器，它使用紅外線探測，可避免陽光或燈光的干擾而引起誤動作。其體積小、安裝容陽光或燈光的干擾而引起誤動作。其體積小、安裝容易，有雜質或帶粘性的液體均可使用，外殼材質有易，有雜質或帶粘性的液體均可使用，外殼材質有PCPC，所以耐油、耐水、耐酸堿。它在凈水所以耐油、耐水、耐酸堿。它在凈水/ /污水處理、造紙、污水處理、造紙、印刷、發(fā)電機設備、石油化工、食品、飲料、電工、印刷、發(fā)電機設備、石油化工、食品、飲料、

41、電工、染料工業(yè)、油壓機械等方面都得到了廣泛的應用。染料工業(yè)、油壓機械等方面都得到了廣泛的應用。工作原理：工作原理：利用光線的折射及反射原理，光線在兩種不同介質的分界面將利用光線的折射及反射原理，光線在兩種不同介質的分界面將產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。當被測液體處于高位時則被測液體與光電開關產(chǎn)生反射或折射現(xiàn)象。當被測液體處于高位時則被測液體與光電開關形成一種分界面，當被測液體處于低位時，則空氣與光電開關形成另形成一種分界面，當被測液體處于低位時，則空氣與光電開關形成另一種分界面，這兩種分界面使光電開關內部光接收晶體所接收的的反一種分界面，這兩種分界面使光電開關內部光接收晶體所接收的的反射光強度不同，即對

42、應兩種不同的開關狀態(tài)。（如下圖）射光強度不同，即對應兩種不同的開關狀態(tài)。（如下圖）p音叉：（振動棒、射頻電容式）音叉：（振動棒、射頻電容式） 叉體由晶體激勵產(chǎn)生振動，當叉體被液體浸沒時振動叉體由晶體激勵產(chǎn)生振動，當叉體被液體浸沒時振動頻率發(fā)生變化，這個頻率變化由電子線路檢測出來并輸出一頻率發(fā)生變化，這個頻率變化由電子線路檢測出來并輸出一個開關量，達到液位報警和控制的目的。個開關量，達到液位報警和控制的目的。 “音叉式液位限位開關音叉式液位限位開關”又被稱作又被稱作“電氣浮子電氣浮子”，凡使，凡使用浮球限位開關和由于結構、湍流、攪動、氣泡、振動等原用浮球限位開關和由于結構、湍流、攪動、氣泡、振動

43、等原因不能使用浮球液位開關的場合均可使用因不能使用浮球液位開關的場合均可使用 “音叉式液音叉式液位限位開關位限位開關”。其結構及原理特性使其能夠取代任何一種激。其結構及原理特性使其能夠取代任何一種激勵的液位開關勵的液位開關p振動棒振動棒 振動棒式物位限位開關運用音叉的振動棒式物位限位開關運用音叉的“共振共振”原理，原理，振動管和內置的振動棒在壓電元件的驅動下產(chǎn)生振動。當探振動管和內置的振動棒在壓電元件的驅動下產(chǎn)生振動。當探頭被測物料埋沒時，振動幅度急劇減小，由此轉化為電子信頭被測物料埋沒時，振動幅度急劇減小，由此轉化為電子信號，使繼電器動作，輸出一個開關量達到控制或報警的目號，使繼電器動作，輸出一個開關量達到控制或報警的目的。的。 主要特點：主要特點： 適應性強適應性強與音叉物位開關相比單棒與音叉物位開關相比單棒式探頭能有效防止夾料和粘料，在較多掛料時，式探頭能