静压式液位传感器是一种通过测量液体静压来间接确定液位高度的传感器，其核心原理基于流体静力学的基本公式：

其中：

  • ：液体静压（单位：Pa或bar）；

  • ：液体密度（单位：kg/m³）；

  • ：重力加速度（9.8 m/s²）；

  • ℎ：液位高度（单位：m）。

通过测量液体底部的静压，结合已知的液体密度，即可计算出液位高度。

一、静压式液位传感器的组成

  1. 压力敏感元件

    • 常用类型：扩散硅压阻式、陶瓷电容式、金属应变片式。

    • 作用：将压力信号转换为电信号。

  2. 信号处理电路

    • 对原始信号进行放大、温度补偿、线性化处理。

  3. 外壳与密封结构

    • 材质：不锈钢（如304/316）、聚四氟乙烯（PTFE）等，适应腐蚀性环境。

    • 防护等级：通常IP68（防水防尘）。

  4. 通气电缆或参考腔

    • 用于补偿大气压变化（敞口容器适用）。

二、主要特点

  1. 优点

    • 结构简单：无机械运动部件，可靠性高。

    • 安装灵活：可投入式、侧装或底部安装。

    • 适用广：适用于水、油、化工液体等多种介质。

    • 高精度：典型精度可达±0.1%~±0.5% FS。

  2. 局限性

    • 依赖密度：液体密度变化需手动修正（如温度影响密度）。

    • 不适用极端工况：如高粘度、易结晶或含固体颗粒的介质。

三、典型应用场景

  1. 敞口容器

    • 水塔、水库、污水处理池（需通气电缆补偿大气压）。

  2. 常压储罐

    • 燃油储罐、化工原料储罐（需防腐材质）。

  3. 河流/地下水监测

    • 投入式传感器直接浸入液体，长期稳定工作。

四、选型关键参数

  1. 量程：根据液位最大高度选择（如0-10m）。

  2. 介质兼容性：腐蚀性液体需选用316L不锈钢或PTFE涂层。

  3. 输出信号：4-20mA（工业常用）、RS485（数字通信）。

  4. 温度范围：介质温度和环境温度（高温需散热设计）。

  5. 防护等级：水下使用需IP68，防爆场合需Ex认证。

五、安装注意事项

  1. 投入式安装

    • 传感器需沉入底部，避免气泡或杂物覆盖探头。

    • 通气电缆需保持通畅（防止结露堵塞）。

  2. 侧装或法兰安装

    • 确保传感器膜片与液体充分接触，避免沉积物干扰。

  3. 密度校准

    • 不同液体需重新标定传感器参数（如密度变化10%可能导致误差5%）。

六、常见问题与解决

  • 问题1：液位读数漂移
    原因：温度变化导致密度变化或传感器零点漂移。
    解决：定期校准或选择带温度补偿的型号。

  • 问题2：腐蚀损坏
    原因：介质与传感器材质不兼容。
    解决：改用哈氏合金或PTFE衬里传感器。

七、与差压式液位传感器的区别

特性 静压式 差压式
适用容器 敞口容器 密闭容器（带压）
压力参考 单侧测压（参考大气压） 双侧测压（底部-气相压力）
安装复杂度 简单（无需引压管） 较复杂（需双法兰或引压管）

静压式液位传感器因其成本低、维护方便，在水处理和一般工业领域应用广泛，但需注意介质特性和环境条件对测量的影响。