水下机器人在海底结构检测、环境监测、资源勘探等任务中，需实时感知液位高度以实现精准作业。传统机械式液位传感器易受海水腐蚀、生物附着影响，而超声波液位传感器与红外光电液位开关凭借非接触式检测、高可靠性及环境适应性，成为水下机器人液位监测的核心组件。本方案结合超声波传感器与LLC010N红外单点光电液位开关，构建冗余液位监测系统，满足水下机器人对精度、实时性与安全性的严苛要求。

核心传感器技术解析

（一）超声波液位传感器

工作原理

通过发射200kHz超声波脉冲，利用声波在空气与液体界面的反射特性，计算声波往返时间（T）与液位高度（H）的关系：

其中，L为传感器安装高度，V为声速（受温度补偿自动修正）。

技术优势

非接触式检测：避免海水腐蚀与生物附着，延长传感器寿命。

宽温度适应性：工作温度范围-20℃至60℃，适配深海低温环境。

多信号输出：支持4-20mA电流环与RS485（Modbus协议），便于与主控系统集成。

静管技术：窄声束角（5cm）抑制水面波动干扰，提升测量稳定性。

（二）LLC010N红外单点光电液位开关

工作原理

LLC010N基于红外光折射原理，当液位低于传感器位置时，发射管发出的光线经透镜折射后进入液体，接收管信号减弱；液位高于传感器时，光线直接反射至接收管，触发开关信号。其响应时间＜10ms，支持NPN/PNP输出，可快速响应液位异常。

技术优势

高可靠性：无机械运动部件，耐海水腐蚀（探头材质为聚砜树脂），寿命超5年。

低功耗设计：工作电流＜12mA（24V供电），适配电池供电的水下机器人。

紧凑结构：体积小，易集成于机器人狭窄空间。

多电压兼容：支持5-28V宽电压输入，适应不同电源系统。