非接觸液位傳感器測量技術(shù)

流程工業(yè)用戶通常不需要高精度液位測量。他們只需要當(dāng)液位達(dá)到警戒線時的早期預(yù)警，以及當(dāng)液體溢出容器或容器空了時的警報。因此，簡單的機(jī)械檢測裝置仍被廣泛使用，并且應(yīng)用情況良好。通常在現(xiàn)場有全程的使用記錄并提供可靠服務(wù)。然而，當(dāng)液位檢測需要在分離器中進(jìn)行或在苛刻過程條件下進(jìn)行時，或者當(dāng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)礁咚降囊何蝗萜鞴芾硐到y(tǒng)中，此項(xiàng)任務(wù)就更具挑戰(zhàn)性。這些應(yīng)用反映了操作簡便的高精度設(shè)備的普遍趨勢和當(dāng)前選擇。哪項(xiàng)技術(shù)合適，取決于測量方案和介質(zhì)。我們已經(jīng)看到了對于基于雷達(dá)傳感器解決方案的日漸增長的需求。

“雖然在Enraf公司，我們已經(jīng)使伺服技術(shù)的性能、精確性和可靠性達(dá)到完美，我們看到了雷達(dá)測量的更大潛力。我們正在開發(fā)新型軟件以用來增加設(shè)備的可靠性，這也將擴(kuò)大其在更種場合中的應(yīng)用范圍。我們的目標(biāo)是達(dá)到液位測量可以將儲罐容量得到最優(yōu)的應(yīng)用，”Enraf公司的Wilfried Landerer說，“即使在將來，對于雷達(dá)技術(shù)，我們不會再看到‘萬能型’裝置，應(yīng)用過程，換句話說，就是機(jī)械與物理環(huán)境將決定哪種測量方法最好。”

系統(tǒng)應(yīng)盡量簡化

用戶需要盡可能簡單的產(chǎn)品。產(chǎn)品操作員不再需要時間檢查系統(tǒng)中各種探頭。Krohne 公司的Günter Pinkowski指出：“用戶希望在容器中安裝計量器，用它可以檢測一些相對簡單的問題，并希望該計量器工作沒有差錯。”市場需要簡單的步驟、方便的操作和長期的免費(fèi)維護(hù)服務(wù)。為滿足這些需求，Krohne公司正在專注于改進(jìn)目前的雷達(dá)液位檢測器的那些用戶經(jīng)常抱怨的不足之處，也就是簡化操作和使其適合于特種應(yīng)用。Krohne公司FMCW檢測器的最新一代，可以傳送更加清晰的信號和容器中更多的信息?？梢詤^(qū)分微弱的測量信號和很強(qiáng)的反射信號。這項(xiàng)技術(shù)同樣應(yīng)用于新型Optiflex中，它是接收雷達(dá)反射信號的裝置。“我們看到，為用戶帶來真正利益的測量技術(shù)將日漸普及，這種方法可適合普遍應(yīng)用而且簡單可靠。”

Vega Grieshaber公司的Rainer Waltersbacher解釋說，無向微波(雷達(dá))和制導(dǎo)微波(TDR)可很好滿足這些需求。除了純粹技術(shù)發(fā)展之外，該公司還將關(guān)注設(shè)備處理和操作。Vega公司的專業(yè)應(yīng)用天線包括為反射性能差的液體設(shè)計的拋物線型天線。該拋物線型天線應(yīng)用的溫度范圍是：-40℃～+200℃;壓力范圍是：從真空到3bar。

在加拿大Peterborough的西門子液位測量產(chǎn)品部市場總監(jiān)Andrew Blazey同樣認(rèn)為雷達(dá)是關(guān)鍵技術(shù)。“非接觸液位檢測是目前連續(xù)液位檢測最有潛力的產(chǎn)品，在西門子我們將專注于發(fā)展該項(xiàng)技術(shù)。對比其它方法，該項(xiàng)技術(shù)顯示出最大的增長比例及技術(shù)優(yōu)勢。”除了超聲Sitrans探頭LU之外，兩線雷達(dá)計量器將在今年夏季推出。

具有數(shù)字界面的二線制測量器

艾默生過程管理同樣著手雷達(dá)技術(shù)，不僅應(yīng)用于貯罐度量，而且應(yīng)用于過程應(yīng)用。雷達(dá)液位產(chǎn)品市場部經(jīng)理Jens Weselmann說：“提供了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)界面的緊湊型二線制測量器的最大應(yīng)用領(lǐng)域是過程工程。目前的產(chǎn)品系列為眾多應(yīng)用提供了良好性能。然而，艾默生過程管理期待將他們公司的產(chǎn)品覆蓋整個過程技術(shù)市場。”

Rosemount5400液位測量器是最近進(jìn)入市場的。二線制測量器擁有兩個天線并與Rsemount有許多相似的特點(diǎn)，包括可移動蓋和回轉(zhuǎn)顯示。該設(shè)備采用Saab Rosemount的專利，雙端口技術(shù)和循環(huán)技術(shù)，該技術(shù)借鑒了高精度REX產(chǎn)品系列。雙端口參考分離發(fā)送/接收模塊，這些模塊使目標(biāo)反射和干涉信號易于鑒別。循環(huán)模型技術(shù)確保5400可以將從容器壁反射回來的多重反射信號在軟件捕捉之前過濾掉。

在小型罐中的應(yīng)用潛力

在許多大型和小型儲藏罐區(qū)，緩沖器和供給器根本沒有液位檢測裝置。

Endress+Hause的Liquicap T產(chǎn)品的設(shè)計正是為了填充此項(xiàng)空白。該產(chǎn)品擁有兩軸電容探頭，可應(yīng)用于可傳導(dǎo)液體的連續(xù)測量(30μS/cm以上)。其測量范圍是150～2500mm，并且它可處理的過程溫度范圍為-40～+100℃。在制造時根據(jù)特殊訂貨提前預(yù)置探頭長度，安裝中則不能考慮用戶的要求了，為的是校準(zhǔn)探頭。E+H的開發(fā)部將在2005年致力于兩個領(lǐng)域的研究。E+H公司液位測量市場部經(jīng)理Stefan Rejda同我們分享了他的未來計劃。他告訴我們，公司將進(jìn)行技術(shù)革新，拓展超聲波非接觸技術(shù)的應(yīng)用界限。同樣想為振動容器的限位開關(guān)增加一些新的技術(shù)特征。包括傳感器幾何學(xué)，高效過程壓力和Namur界面。所有這些特性將顯著增大傳感器應(yīng)用的范圍。

對于非傳統(tǒng)的解決方案，需要考慮極端條件和介質(zhì)屬性。Pepperl+Fuchs發(fā)展了Pulscon LTC產(chǎn)品。據(jù)Martin Holdefer講，該公司相信，將在第二季度推出的Pulscon LTC導(dǎo)波測量器計和新型LUC-M，會為目前的產(chǎn)品范圍提供巨大的潛能。新型兩線制Pulsocn LTC采用基于TDR(時域反射計)原則的引導(dǎo)微波。脈沖由導(dǎo)桿或電纜引導(dǎo)，不會被表面移動或氣體、灰塵的重疊層所影響。同軸探頭可提供可靠結(jié)果，甚至在介質(zhì)處在很低的DK值時。然而，還有一個可供選擇的傳導(dǎo)時間問題。Turch公司的Walter Hein先生指出了直接分析水平檢測的有用之處：他們相信該技術(shù)在將來將繼續(xù)產(chǎn)生很大潛力。重點(diǎn)將集中在連續(xù)測量中，而不是基于簧接觸順序排布的偽模擬測量。長期以來已經(jīng)證實(shí)了其效力的磁傳感器提供了一個可行的解決方案。他相信未來的挑戰(zhàn)是集成溫度傳感器和其耐高溫的能力。

目前為止，仍沒有普遍適用的液位傳感器，差異主要是在價格和性能方面。任何價格的高技術(shù)并不是總是正確的方案。通常，高精度液位測量裝置并不是問題。最大的困難是置于容器中的傳感器處于何種條件下，是有泡沫還是位于極端溫度或壓力下。生產(chǎn)商正在關(guān)注防止外部影響產(chǎn)生錯誤的測量結(jié)果。