液位传感器- 从零开始认识各种传感器【二十四期】

液位传感器|从零开始认识各种传感器

1、什么是液位传感器 ？

液位传感器是一种用于检测和测量液体位置和高度的装置，广泛应用于工业、农业、环保和家庭等领域。液位传感器可以实时监测液体的水平，以实现自动化控制和安全防护。

2、液位传感器是如何工作的？

液位传感器的工作原理根据所采用的具体传感技术的不同而有所区别，但总体都是通过物理特性或者电磁波来探测液体位置或液位变化来生成对应的信号，这些信号再经过转换显示为液位高度数值或用于自动化控制系统。液位传感器的工作原理根据所采用的具体传感技术的不同而有所区别，但总体都是通过物理特性或者电磁波来探测液体位置或液位变化来生成对应的信号，这些信号再经过转换显示为液位高度数值或用于自动化控制系统。

3、常见的液位传感器的种类

液位传感器依据工作原理的不同，可分为多个类型，常见的有浮子式，压力式，电容式，超声波和光电式液位传感器。

3.1 浮子式液位传感器

浮子式或者浮球式液位传感器是利用浮力原理，通过浮子随液面升降带动机械结构或传感元件，从而反映液位变化。浮子通常连接到一个杠杆，液位变化导致浮子的升降，这个变化会通过杠杆传递到一个电位计或磁簧开关，改变输出电信号或开关状态。这种传感器相对结构简单成本比较低，应用范围广，但容易受到液体粘度和悬浮物影响。

3.2 压力式液位传感器

压力式液位传感器是将测量管插入容器中，通过压力传感器来测量管末端的压力。充满气体的测量管插入液体中，在测量管末端的液面上根据不同的水深产生相应的压力。这个压力通过气体传导到上面的压力传感器，通过测得的压力，就可以反推出液体的深度。

3.3 电容式液位传感器

电容式液位计是采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它的电容构成一般是一根插入容器内的金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极（如果容器是非金属材料则需要增加插入另外一个电极）。电容两电极间的介质即为液体及其上面的气体。当液位升高或降低时，两电极间总的介电常数值发生变化导致电容量的变化。通过两电极间的电容量的变化即可测量液位的高低。电容液位传感器体积小，容易实现远传和调节，适用于具有腐蚀性或者高压介质的液位测量。

3.4 超声波液位传感器

超声波液位传感器通过产生超声波脉冲来工作。超声波脉冲会从被测液体的表面反射回来，传感器通过计算超声波脉冲传播到表面并返回传感器所花费的时间来确定液位。虽然超声波测量液位十分准确，具有安装简便、灵活性高等特点，但容易受到超声波传播中能量损耗的影响，比如它不适合在含有蒸汽、粉尘等环境中使用。

3.5 光电式液位传感器

光电液位传感器内部包含一个发光二极管和一个光敏接收器。二极管发出的光被传感器顶部的透镜折射回光敏接收器。当液体位置升高浸没棱镜时，则光会折射到液体中，从而接收器接收到的光线减小（因为这个工作原理，它经常是被用做液位开关）。它具有简单而可靠的优点, 具体光线使用可以是可见光、激光或红外光。

3.6 几种液位传感器的对比

这里列出了液位传感器的对比，在设计产品时，可以根据不同的使用场景和精度要求来选择合适的传感器。

4、液位传感器实验演示

我们来演示使用 MCU 读取显示液位传感器的数据。这是一款常见的光电式液位开关。开始时容器内没有注入液体，屏幕显示当前检测的是空瓶状态。将水倒入杯中，当水位到达传感器探头位置时，由于光线透过水的折射而损失，液位开关给出了水满的状态。

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