接触式液位传感器通过直接与被测液体接触，利用液体的物理或电学特性变化来检测液位高度。其工作原理因类型不同而有所差异，以下是几种常见接触式液位传感器的工作原理详解：

1. 浮子式液位传感器

工作原理：

  • 基于阿基米德浮力原理，浮子（通常为空心金属或塑料球）的密度小于液体，随液位升降而上下移动。

  • 浮子通过机械连杆或磁性耦合带动外部开关（如干簧管）或电位器，触发信号变化。

    • 机械式：浮子直接推动微动开关。

    • 磁性式：浮子内嵌磁铁，靠近干簧管时触点闭合。

特点：

  • 结构简单，成本低，但易受液体黏度或杂质影响。

2. 电容式液位传感器

工作原理：

  • 传感器由两个同轴金属电极组成，插入液体中形成电容器。

  • 液位变化时，介电常数（液体与空气不同）改变电极间电容值（C=εAd）。

  • 电路检测电容变化并转换为液位信号。

特点：

  • 无活动部件，适合粘稠或腐蚀性液体，但需校准介电常数。

3. 导电式（电阻式）液位传感器

工作原理：

  • 利用液体的导电性，当液位触及电极时形成闭合回路。

  • 通常由多个高度不同的电极组成，液位到达某电极时电流导通，触发相应信号。

特点：

  • 仅适用于导电液体（如水），电极需耐腐蚀（如不锈钢）。

4. 振动叉式液位传感器

工作原理：

  • 传感器末端为音叉状探头，以固有频率振动。

  • 当液体浸没探头时，振动阻尼增大，频率或振幅改变。

  • 电路检测振动特性变化，判断液位是否到达。

特点：

  • 抗泡沫、粘液干扰，适用于高粘度液体（如油、糖浆）。

5. 压力式液位传感器

工作原理：

  • 通过测量液体静压（P=ρgh）计算液位高度。

    • 表压型：传感器安装于容器底部，测量液体对底部的压力。

    • 差压型：对比液体压力与气相压力（密闭容器）。

特点：

  • 需已知液体密度，适合深罐或高温高压环境。

6. 光学式液位传感器

工作原理：

  • 传感器探头内含红外LED和光敏接收器。

  • 当液体接触探头时，光线折射率改变，接收器检测光强变化。

特点：

  • 响应快，无机械部件，但可能受液体颜色或气泡影响。

关键参数影响：

  • 液体性质：密度（浮子式）、介电常数（电容式）、导电性（导电式）。

  • 环境因素：温度、压力、腐蚀性（需选不锈钢、PTFE等材质）。

总结

接触式液位传感器的核心是通过物理接触感知液位，不同原理适用于不同场景。例如：

  • 浮子式：低成本水箱监测。

  • 电容式：化工粘稠液体。

  • 振动叉式：食品行业高卫生要求场景。
    选型时需综合液体特性、精度需求和环境条件。