静压式(投入式)液位传感器的主要原理和特点

来源:威勤电子 08/27/2025

静压式(投入式)液位传感器是一种基于流体静压原理、技术成熟、安装方便、性价比高的液位测量仪表。它在静液、常压、介质密度稳定的场合表现出色,尤其适用于大量程、深液位的测量。但在使用中需特别注意介质密度变化和通气电缆维护问题。

投入式液位传感器

 
一、工作原理
静压式液位传感器的核心原理是流体静力学原理,即液体中某一点的静压与该点到液面的高度成正比,与液体的密度成正比。其工作基本公式为:P = ρ × g × h
 
其中:
P:液体底部或某一点处的静压(单位:Pa)
ρ:液体的密度(单位:kg/m³)
g:重力加速度(约9.8 m/s²)
h:液位高度(单位:m)
 
传感器通过测量液体底部或某一深度处的静压 P,在已知液体密度 ρ 和重力加速度 g 的情况下,即可精确计算出液位高度 h。
 
参考压力处理:
表压测量(Gauge Pressure):这是最常见的方式。传感器内部有一根通气电缆,将大气压力 P_大气 引导至压力敏感元件的背面(参考端)。这样,元件实际测量的是静压与大气压的差值,即 P = P_液柱 + P_大气 - P_大气 = ρgh。这种方式消除了大气压变化对测量的影响,直接得到液柱高度产生的压力。
 
信号转换与输出:压力敏感元件将压力信号转换为微弱的电信号,经过传感器内部的放大器、温度补偿电路等处理,最终输出标准的、与液位高度成线性关系的4-20mA电流信号、0-5/10V电压信号或数字信号(如RS485、HART)。
 
二、主要特点
 
安装简便,无需动设备:只需将传感器投入液底,固定好即可。不需要在罐体上开孔或安装法兰(特殊场合除外),特别适用于现有容器的改造和安装。
 
测量范围广:从几米到上百米的水深都可以测量,非常适合深井、水库、大型储罐等大量程场合。
 
高精度、高稳定性:核心压力芯体技术成熟,精度可达0.1%、0.25%FS等,且长期稳定性好。
 
免维护:传感器结构简单,无可动部件,与介质接触部分通常为不锈钢或陶瓷材质,耐腐蚀,可靠性高,基本不需要维护。
 
适用介质广泛:可测量水、油、酸、碱、污水等多种液体,只需根据介质腐蚀性选择合适的探头材质(如316不锈钢、哈氏合金、陶瓷等)。
 
价格相对适中:相对于雷达、超声波等非接触式仪表,静压式液位计性价比高。