工作原理

  1. 电容基本公式：
    �=�⋅��

    • �：电容量

    • �：极板间介质的介电常数

    • �：极板有效面积

    • �：极板间距

  2. 液位检测原理：

    • 传感器由两个同轴圆柱形电极（或平行极板）组成，液体作为介质的一部分。

    • 当液位上升时，介电常数较高的液体（如水）取代空气（介电常数低），导致电容值增加。

    • 通过测量电容变化量即可推算出液位高度。

主要类型

  1. 非接触式：

    • 电极安装在容器外侧，不直接接触液体（适用于腐蚀性液体）。

    • 依赖容器壁的介电性质变化。

  2. 接触式：

    • 电极浸入液体中，直接与液体接触，灵敏度更高。

    • 需考虑电极耐腐蚀性（如采用不锈钢、聚四氟乙烯涂层）。

优点

  • 无活动部件：结构简单，可靠性高，维护成本低。

  • 适用多种介质：可测液体、浆体、颗粒状物料（需介电常数稳定）。

  • 耐高压/高温：设计灵活，可适应恶劣环境。

  • 连续测量：输出模拟信号，支持实时监控。

局限性

  • 介质依赖性：液体介电常数需与空气差异显著（如纯水 vs. 油类）。

  • 易受干扰：泡沫、沉积物或容器振动可能影响精度。

  • 校准需求：不同介质需重新标定。

  • 导电液体限制：需特殊设计（如绝缘涂层）避免短路。

应用场景

  1. 化工/石油：储罐液位监测（酸、碱、燃油等）。

  2. 食品饮料：牛奶、啤酒等卫生级液位控制。

  3. 制药：反应釜内液体体积测量。

  4. 水处理：污水池、水箱液位报警。

选型注意事项

  1. 介质特性：介电常数、腐蚀性、黏度。

  2. 环境条件：温度、压力、防爆要求。

  3. 输出信号：4-20mA、RS485、开关量等。

  4. 安装方式：螺纹、法兰、悬挂式。

典型电路设计

电容式液位传感器通常搭配振荡电路或电容-数字转换芯片（如CDC），将电容变化转换为频率或数字信号，再通过MCU处理输出液位值。

总结

电容式液位传感器以其结构简单、适应性强的特点成为液位检测的主流方案之一，但在复杂介质或高精度场景中需结合超声波、雷达等其他技术互补使用。正确选型和校准是确保长期稳定性的关键。