将测量提升到一个新的水平

剑桥咨询公司(Cambridge Consultants)的首席工程师特莫克·罗德里格斯(Temoc Rodriguez)博士惊讶地发现，对于一个采用相对简单概念的设备来说，仍然需要创新。他说:“我们看到对适应性技术的巨大需求，从消费电器和医疗器械到农业和大型工业容器，无所不包。”

条纹效应液位传感器(FELT)的开发提供了一种更好的方法来监测各种流体的液位。FELT没有活动部件，不受温度变化的影响。它是强大的，不受外部干扰，如金属物体，人，或电气噪声的影响。

产品设计的部分标准是经济实惠，准确地消除现有液位传感技术遇到的一系列常见问题，并提供液位的连续测量。FELT由三个平行的低成本、简单、可定制的电极组成——一个测量电极、一个参比电极和一个普通电极。电极与被测流体之间没有直接接触。在电极上施加电场来测量测量电极和参考电极之间的电荷比率，从而可以确定连续准确的液位。

“我们发现，现有的流体测量技术可以达到类似的精度，往往使用雷达或超声波，而且非常昂贵。更便宜的设备存在精度问题，使用的探针需要仔细校准，”罗德里格斯博士说。FELT探头和电子设备在工厂使用许多高介电常数流体的平均统计数据进行校准。据称，在不同的流体和温度下，这种方法的精度优于5%。对已知应用流体的探针进行校准可以将精度提高到2%。

罗德里格斯博士对这项技术进行了更深入的研究，他说:“FELT是一种浸入式换能器，它的工作原理是电极之间的边缘电场在液体中传播。在探头的电极上施加时变电场，在电极之间产生可测量的电流。这些电流与电场的强度成正比。当传感器周围的液位上升时，电流就会增加，这是可以测量的。”

FELT设计的独特之处在于，它在同一个探头中集成了一个参考传感器和一个测量传感器，可以补偿流体的变化。因为测量结果与流体的介电常数直接相关，介电常数通常会随着温度或流体成分的变化而变化，这可能会打乱测量结果，”罗德里格斯博士继续说道。“有一些现成的技术使用相同的原理，当流体变化时，这些技术可能会给出错误的读数。我们通过在系统中添加一个参考传感器来克服这个问题。测量电极和参比电极之间的比值抵消了流体的介电常数，这意味着如果介电常数由于温度变化或流体成分变化而发生变化，则不会影响液位测量。

Rodriguez博士说:“虽然探头的标准聚丙烯外壳可能会受到被测量流体的性质或成分的影响，但可以根据不同的应用流体定制探头体。”

在某些应用中，流体成分或温度可能发生变化。但是，这不会影响液位测量。罗德里格斯博士举了一个例子:“我们最初设计的传感器用于将水基溶液分配到水箱中，从环境温度约15摄氏度到80摄氏度左右。客户使用的原始电容传感器会根据流体的温度给出不同的结果。FELT设计能够在温度变化的情况下进行正确的测量。”

该探针的目标市场是用于深度达1米、跨度在100毫米到1米之间的容器中。“这是因为探针的几何形状和我们测量电场的方式，”罗德里格斯博士说。它可以为需要以可承受的成本进行连续液位传感的设备仪表提供解决方案。示例应用是需要将已知体积的流体分配到容器中的机器或需要控制容器中固定水平以实现操作性能的机器。

市场路线

罗德里格斯博士说:“我们希望在6个月内看到这种产品进入市场。”“我们在今年的汉诺威工业博览会上展示了一个工作原型，在那里我们能够确定一些潜在的新应用领域。”

剑桥咨询公司目前正在与一家液位传感器公司进行讨论，以加快上市路线。另一种进入市场的途径是通过定制集成组件。由于FELT提供了一个可定制的产品平台，以满足特定要求，因此传感电极可以成为设备结构的一个组成部分。例如，电极可以用导电油墨印刷在容器壁上，或者可以成为符合特定容器形状的柔性印刷电路板的一部分。因此，另一种潜在的市场途径可能是通过许可部分设计来满足特定的原始设备制造商(OEM)要求，以提高系统的灵敏度或成本。

-苏珊娜·吉尔是欧洲控制工程。本文最初发表于www.controlengeurope.com，并为《纽约时报》编辑控制工程2013年11月北美版的国际版控制工程。编辑:马克T.霍斯克，内容经理，CFE媒体，控制工程、mhoske@cfemedia.com。

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当液体或过程发生变化时，避免重新校准可能是新型液位传感器的关键优势。

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