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投入式液位变送器是一种基于静压测量原理设计的液位检测设备,核心是通过感知液体对探头产生的静压力,将压力信号转换为标准电信号(如 4-20mA、0-10V),终实现对液位高度的连续测量与监控。其工作原理可拆解为 “压力感知→信号转换→信号输出” 三个核心环节,具体如下: 一、核心原理:液体静压与液位的关系 根据流体静力学基本定律,液体中某一点的静压力与该点到液面的垂直高度成正比,公式为: P = ρ × g × H + P₀ 其中: P:变送器探头感受到的总压力(单位:Pa); ρ:被测液体的密

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ELE-802投入式液位变送器的工作原理是什么

点击次数:135发布日期:2025-09-10 23:24

投入式液位变送器是一种基于静压测量原理设计的液位检测设备,核心是通过感知液体对探头产生的静压力,将压力信号转换为标准电信号(如 4-20mA、0-10V),终实现对液位高度的连续测量与监控。其工作原理可拆解为 “压力感知→信号转换→信号输出” 三个核心环节,具体如下:

一、核心原理:液体静压与液位的关系

根据流体静力学基本定律,液体中某一点的静压力与该点到液面的垂直高度成正比,公式为:

P = ρ × g × H + P₀

其中:

P:变送器探头感受到的总压力(单位:Pa);

ρ:被测液体的密度(单位:kg/m³,需根据液体类型提前确认,如水的密度约为 1000kg/m³);

g:当地重力加速度(约 9.8m/s²,常规场景可默认,高精度场景需修正);

H:探头到液面的垂直高度(即 “实际液位高度”,单位:m,为终测量目标);

P₀:液体表面的大气压(开放式容器中,大气压会通过变送器的 “通气电缆” 或 “大气参考端” 抵消,封闭容器需额外考虑罐内压力)。

简言之:液位越高,探头受到的静压力越大,这是投入式液位变送器测量的物理基础。

二、工作流程:从压力到电信号的转换

投入式液位变送器的结构通常包含 “压力感元件(探头)、信号转换模块、通气 / 电缆组件” 三部分,工作流程如下:

1. 压力感知:探头直接接触液体,采集静压信号

变送器的核心部件是压力感探头(通常内置压阻式传感器、电容式传感器或陶瓷传感器),需投入到被测液体的底部(或定测量度)。

当液体注入容器后,液体自身的重量会对探头产生向下的静压力,液位越高,压力越大;

若为开放式容器(如水池、水箱),液体表面与大气相通,探头同时受到 “液体静压” 和 “大气压”;此时变送器会通过通气电缆(电缆内有透气孔,与大气连通)让信号转换模块的 “参考端” 也感受到大气压,从而抵消大气压的影响,仅保留 “纯液体静压”(即 P = ρ×g×H),确保测量仅与液位相关。

若为封闭容器(如压力罐),罐内有固定压力 P₁,此时探头感受到的总压力为 P = P₁ + ρ×g×H;部分型号会额外接入罐内压力作为参考,或直接测量 “表压”(总压力 - 大气压),终通过计算剔除固定压力 P₁,得到液位对应的静压。

2. 信号转换:将压力信号转为电信号

压力感探头感受到压力后,会将压力变化转化为微小的物理量变化(如压阻式传感器的电阻变化、电容式传感器的电容变化),再通过变送器内部的信号转换模块(含放大电路、A/D 转换电路、微处理器)进行处理:

放大:将微小的电阻 / 电容变化信号放大,避免被干扰信号覆盖;

校准计算:微处理器根据预先设定的 “液体密度 ρ”“测量量程” 等参数,结合压力信号计算出对应的液位高度 H;

标准化输出:将计算得到的液位信号转换为工业标准电信号(常用4-20mA 直流电流信号,或 0-10V/0-5V 直流电压信号)—— 例如:量程 0-10m 的变送器,液位 0m 时输出 4mA,液位 10m 时输出 20mA,中间液位对应线性电流(如 5m 时输出 12mA),便于后续 PLC、DCS 等控制系统接收和显示。

3. 信号传输与应用

标准电信号通过电缆(部分为防爆电缆,适用于危险环境)传输到控制室的显示仪表或控制系统,工作人员可直接读取液位高度;同时,控制系统可根据液位信号触发联动操作(如液位低于下限,自动启动进水泵;液位高于上限,自动停止进水并报警)。

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