水位传感器结构及工作原理

1、水位传感器组成及工作原理

水位传感器是一种测量液位的压力传感器．静压投入式液位变送器（液位计）是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号（一般为4～20mA／１～５ＶＤＣ）。

分为两类：一类为接触式，包括单法兰静压/双法兰差压液位变送器，浮球式液位变送器，磁性液位变送器，投入式液位变送器，电动内浮球液位变送器，电

动浮筒液位变送器，电容式液位变送器，磁致伸缩液位变送器，侍服液位变送

器等。第二类为非接触式，分为超声波液位变送器，雷达液位变送器等。

静压投入式液位变送器（液位计）适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。精巧的结构，简单的调校和

灵活的安装方式为用户轻松地使用提供了方便。4～20mA、 0～5v、 0～10mA等标准信号输出方式由用户根据需要任选。

利用流体静力学原理测量液位，是压力传感器的一项重要应用。采用特种

的中间带有通气导管的电缆及专门的密封技术，既保证了传感器的水密性，又

使得参考压力腔与环境压力相通，从而保证了测量的高精度和高稳定性。

是针对化工工业中强腐蚀性的酸性液体而特制，壳体采用聚四氟乙烯材料

制成，采用特种氟胶电缆及专门的密封技术进行电气连接，既保证了传感器的

水密性、耐腐蚀性，又使得参考压力腔与环境压力相通，从而保证了测量的高

精度和高稳定性。

工作原理：

用静压测量原理：当液位变送器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压力公式为：Ρ = ρ . + Po式中：

P ：变送器迎液面所受压力

ρ：被测液体密度

g ：当地重力加速度

Po ：液面上大气压

H ：变送器投入液体的深度

同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上

的大气压 Po 与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的 Po ，使传感器测得压力为：ρ . ，显然 , 通过测取压力 P ，可以得到液位深度。

功能特点：

◆稳定性好，满度、零位长期稳定性可达 0.１%FS/ 年。在补偿温度 0 ～

70 ℃范围内，温度飘移低于 0.１%FS ，在整个允许工作温度范围内低于 0.３%FS 。

◆具有反向保护、限流保护电路，在安装时正负极接反不会损坏变送器，异常时送器会自动限流在 35MA 以内。

◆固态结构，无可动部件，高可靠性，使用寿命长。

◆安装方便、结构简单、经济耐用。

主要技术参数：

工艺: 扩散硅陶瓷电容蓝宝石电容任选。分体式一体式可选，量程: 米，输出: 4---20mA (2线制)供电: 推荐24VDCCBM-2100/CBM-2700 可靠防腐并带有陶瓷测量单元的探头，用于净水、污水及盐水的物位测量。

投入分体式液位传感器

适用于：水库大坝、城市地下水监测、供水系统、水文水利、石油化工、工业现场等液位测量与控制

投入分体式液位变送器

⊙选用美国进口的高精度、隔离式敏感组件，性能可靠

⊙表压或绝压测量

⊙量程宽：1mH2O～200mH2O

⊙输出：4～20mA或0～5V

⊙电源电压：24VDC(12～36VDC)，mV 输出型为恒流或恒压12VDC 供电⊙精度高，优于%

⊙100%防水防潮，防护等级IP68

⊙完备的电路功能，调校方便

2、作用及用途

投入式水位传感器适用于石油化工、水利、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介

3、工作原理

采用水压压力与该水的高度成比例的原理，当水位传感器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压力公式为：Ρ = ρ . + Po

式中： P ：变送器迎液面所受压力

ρ：被测液体密度

g ：当地重力加速度

Po ：液面上大气压

H ：变送器投入液体的深度

同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压 Po 与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的 Po ，使传感器测得压力为：ρ . ，显然 , 通过测取压力 P ，可以得到液位高度。

4、功能特点

●稳定性好，满度、零位长期稳定性可达 0.１%FS/ 年。在补偿温度 0 ～70 ℃范围内，温度飘移低于 0.１%FS ，在整个允许工作温度范围内低于 0.３%FS 。

●具有反向保护、限流保护电路，在安装时正负极接反不会损坏变送器，异常时送器会自动限流在 35MA 以内。

●固态结构，无可动部件，高可靠性，使用寿命长。

●直接投入、安装方便、结构简单、经济耐用。

5、技术指标

本技术指标参考HDP601S

结构配置：采用扩散硅压阻芯体,316全不锈钢封焊,带三位半数字显示，可直接显示现场水位

测量范围: 100mmH2O～100mH2O、500mmH2O～500mH2O (水位高/深度)

综合精度: %FS、%FS、%FS

输出信号(通讯输出)： 4～20mA(二线制)、0～5V、1～5V、0～10V(三线制)、RS485、

RS232

现场显示: HDP601--无; HDP601S--LED三位半，0000 - 1999

供电电压: 24DCV(9～36DCV)

介质温度: 0～85℃

环境温度: 常温(-20～85℃)

负载电阻: 电流输出型：最大800Ω；电压输出型：大于50KΩ

绝缘电阻: 大于2000MΩ (100VDC

密封等级: IP68

长期稳定性能: %FS/年

振动影响: 在机械振动频率20Hz～1000Hz内，输出变化小于%FS

电气接口(信号接口): 紧线防水螺母与五芯通气电缆连接。

测量方式: 投入式,潜入式

6、应用范围

●主要适用于水处理厂、工业水塔及储水容器等的液位测量与控制.

●重型探头，采用齐平式膜片易于清洗，可使用于河流、地下水位、水库等特殊环境. 性能和优点

●其机械结构对过载及腐蚀性介质具有高抵抗性

●高精度、长期稳定的陶瓷电容和进口扩散硅测量单元

●密封的电子模块及双滤波压力补偿系统可抵抗气候现场变化的影响

●电子模块可输出4...20mA信号并同时带有过压保护的模块

●选择集成的温度传感器Pt100可同时进行物位及温度的测量

7、目前的难题

下面我们从多个方面探讨一下这些问题：

一、耐高温问题：

传感器要长期工作在热水器水箱之中，因为真空管的得热量大，传给热水器水箱很多热量，使水箱温度能长时间达到１００℃左右，短时间能达到１３０℃，甚至１５０℃，这就对传感器带来了耐高温问题，从太阳能界用的第一个水温水位传感器一直到近期，传感器的材料在耐高温方面一直存在缺陷，在长期的空晒过程中、在长期的水煮过程中、在长期的汽蒸过程中，不管是电子器件还是其他的传感器材料都很容易老化、损坏。突破这一难题，必须使进入水箱的传感器部分能够耐高温，在科学快速发展的今天，我国已经研制出了一种能够绝缘的、耐高温的抗高温聚丙烯材料，它能够在１５０℃的环境中正常使用，短时间能耐１７０℃高温，导电的电极部分使用优质不锈钢材料ＳＵＳ３１６Ｌ，既能满足耐高温，又能满足耐腐蚀的要求；而不耐高温的电路部分，可以选取远离高温水箱的结构。这样传感器的耐高温问题就解决了。

二、密封问题：