10种液位开关工作原理及常见故障分析.pdf

摘要：本文通过对常见的10种液位开关原理和优缺点的介绍，让用户在使用和选择上有更

明确的方向。

液位开关，顾名思义，就是用来控制液位的开关。从形式上主要分为接触式和非接触式。非

接触式的如电容式液位开关,接触式的例如:浮球式液位开关、电极式液位开关、电子式液位

开关。电容式液位开关也可以采用接触式方法实现。

液位开关种类及原理

1、浮球液位开关

浮球液位开关结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。带有磁体的浮球（简称浮球）

在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位的变化导致磁性浮子位置的变化。浮球中的磁体

和传感器（磁簧开关）作用，产生开关信号。

2、音叉液位开关

音叉液位开关的工作原理是通过安装在基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率

下振动。当音叉液位开关的音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅将改变，音叉液位

开关的这些变化由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关信号，达到液位报警或

控制的目的。为了让音叉伸到罐内，通常使用法兰或者带螺纹的工艺接头将音叉开关安装到

罐体的侧面或者顶部。

3、电容式液位开关

电容式液位开关的测量原理是：固体物料的物位高低变化导致探头被覆盖区域大小发生

变化，从而导致电容值发生变化。探头与罐壁（导电材料制成）构成一个电容。探头处于空

气中时，测量到的是一个小数值的初始电容值。当罐体中有物料注入时，电容值将随探头被

物料所覆盖区域面积的增加而相应地增大，开关状态发生变化。

4、外测液位开关

外测液位开关是一种利用“变频超声波技术”实现的非接触式液位开关，广泛使用于各

种液体的液体检测。其测量探头安装在容器外壁上，属于一种从罐外检测液位的完全非接触

检测仪表。仪表测量探头发射超声波，并检测其在容器壁中的余振信号，当液体漫过探头时，

此余振信号的幅值会变小，这个改变被仪表检测到后输出一个开关信号，达到液位报警的目

的。

5、射频导纳液位开关

射频导纳物位控制技术是一种从电容式物位控制技术发展起来的，防挂料、更可靠、更

准确、适用性更广的物位控制技术，“射频导纳”中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数，

它由阻性成分、容性成分、感性成分综合而成，而“射频”即高频，所以射频导纳技术可以

理解为用高频测量导纳。高频正弦振荡器输出一个稳定的测量信号源，利用电桥原理，以精

确测量安装在待测容器中的传感器上的导纳，在直接作用模式下，仪表的输出随物位的升高

而增加。射频导纳技术与传统电容技术的区别在于测量参量的多样性、驱动三端屏蔽技术和

增加的两个重要的电路。射频导纳技术由于引入了除电容以外的测量参量，尤其是电阻参量，

使得仪表测量信号信噪比上升，大幅度地提高了仪表的分辨力、准确性和可靠性测量参量的

多样性也有力地拓展了仪表的可靠应用领域。

6、阻旋式液位开关

物料对旋转叶片的阻旋作用，使开关的过负载检测器动作，继电器发出通、断开关式信

号，从而使外接控制电路发出信号报警，同时控制给料机。如当开关作为高位控制时：在物

料触及叶片的情况下，开关发出报警信号，同时停止给料机。当开关作为低位控制时，在物

料离开叶片的情况下，开关发出报警信号，同时启动给料机。

7、电磁式液位开关

电磁式接近开关，又称电感式接近开关，在通电时，震荡回路（线圈等）在磁芯CORE

的辅助下向前方发射电磁波，后又回到接近开关，当接近开关前端有金属时，由于金属吸收

了电磁，接近开关通过电磁的衰减转换成开关信号，信号处理完成后再控制输出。

8、电子式液位开关

电子式液位开关工作电压是DC5V-24V，通过内置电子探头对水位进行检测，再由芯片对

检测到的信号进行处理，当被测液体的液位到达动作点时，输出DC5V-24V，可以直接与PLC

配合使用或者与控制板配合使用，从而实现对液位的控制。

9、光电式液位开关

光电液位开关使用红外线探测，利用光线的折射及反射原理，光线在两种不同介质的分

界面将产生反射或折射现象。当被测液体处于高位时则被测液体与光电开关形成一种分界面，

当被测液体处于低位时，则空气与光电开关形成另一种分界面，这两种分界面使光电开关内

部光接收晶体所接收的的反射光强度不同，即对应两种不同的开关状态。

10、超声波液位开关

超声波液位开关内部压电晶体的叉形探头中间被空气隔开，一个晶体振动频率为1.5MHz

把声音信号传到空气间隙中间，探头浸入液体时，晶体，声波偶合，超声波液位开关改变状

态。

各液位开关的优缺点及技术指标

浮球液位开关

优点：浮球开关不含导致故障发生和波纹管、弹簧、密封等部件。而是采用直浮子驱动

开关内部磁铁